Die wichtigsten Vorteile gegenüber der konventionellen Aufbereitung sind der geringere Platzbedarf durch die Möglichkeit einer Erhöhung der Biomassekonzentration und die deutlich gesteigerte Ablaufqualität des behandelten Abwassers. Dies ist insbesondere für Industrieparks mit einem begrenzten Platzangebot und komplexem Abwasser von Vorteil.
Gründe für den raschen Einzug dieser Technologie sind oftmals auch wirtschaftlicher Art, da die Kosten für die Abwasserbehandlung und die Bezugskosten für Trinkwasser gestiegen sind und Wassereinsparungs- bzw. Wasserrückgewinnungsgedanken in den Vordergrund treten. Mit MBR lässt sich Wasserrecycling im Prozess besser realisieren, da das abfließende Wasser feststofffrei ist und sich für weitere Aufbereitungsschritte wie z.B. eine Desinfektion, Nanofiltration oder Umkehrosmose sehr gut verwenden lässt.
Die Membranmodule werden i. d. R. direkt in den belebten Schlamm eingetaucht. Das gereinigte Wasser wird mittels Vakuum durch die Membran hindurchgezogen. Der belebte Schlamm wird durch eine Luftbegasung (Crossflow) rezirkuliert, sodass die Biomasse-Konzentration am Membranmodul konstant bleibt.
Um eine konstante Filtrationsleistung während eines Betriebes zu gewährleisten, werden unterschiedliche Strategien angewendet. Ein wichtiges Kriterium ist das Membranmaterial, welches neben chemischer, thermischer und mechanischer Stabilität zudem eine hydrophile Oberfläche aufweisen sollte. Dies verringert das Anlagern von Partikeln auf der Membran, da sich auf der Membranoberfläche bevorzugt Wasser anlagert und so die Anhaftung anderer Stoffe reduziert wird. Auch die Wahl der Membrankonfiguration, d. h. Flachmembransystem oder Kapillarmembran, beeinflusst die Betriebssicherheit. Tendenziell benötigen Kapillarmembranen eine aufwendigere Vorbehandlung, da sich längere Partikel um die Kapillaren winden können und das Modul „verzopfen“.
Andererseits haben Kapillarsysteme gegenüber Flachmembransystemen zwei Vorteile. Sie sind rückspülbar, d.h. die Beläge können von der Membran durch Umkehr des Flusses freigespült werden und sie haben eine höhere Packungsdichte. Hohe Packungsdichten haben den Vorteil, dass mehr Membranfläche pro m3 Becken eingesetzt werden kann.
Ein Produkt, das obwohl Flachmembranmodul ebenfalls beide Vorteile des Kapillarsystems bietet, ist das Bio-Cel Modul von Microdyn-Nadir.
Es ist ein rückspülbares Flachmembransystem mit einem patentierten Membranlaminat. Zusätzlich benötigt es durch neue Verbundtechniken keinen Rahmen zur Stabilisierung, was zu Packungsdichten führt, die vergleichbar mit Kapillarsystemen sind. Hydrophiles Polyethersulfon als Membranwerkstoff reduziert optimal die Anlagerung von Partikeln und gewährleistet so hohe Filtrationsleistungen und einen stabilen Prozess.
Nach dem seit 2006 bereits weltweit etliche Anlagen mit Bio-Cel Modulen in Betrieb sind, ist die erfolgreiche Inbetriebnahme der ersten Großanlage zur kommunalen Abwasserreinigung in 2009 ein weiterer wichtiger Schritt zur erfolgreichen Vermarktung dieses innovativen Membranmoduls.