Un Bioréacteur à Menbane (BRM ou MBR) se compose de deux parties : un bioréacteur et une installation membranaire. Les processus biologiques de dégradation de la pollution se déroulent dans le bioréacteur (boues activées). L'installation membranaire sépare l'eau des boues activées, après quoi elles peuvent être rejetées ou réutilisées.
Les processus biologiques dans un bioréacteur à membrane (BRM) sont presque identiques à un système de boues activées à la différence que la séparation entre les boues et l'eau purifiée est réalisée au moyen de membranes plutôt que par la décantation et l'extraction avec les traitements biologiques conventionnels. Les avantages d'un BRM par rapport aux techniques conventionnelles sont :
La qualité de l'eau après passage membranaire (filtrat) est facile à réutiliser (recyclage/réutilisation de l'eau)
Construction compacte car des teneurs en boues plus élevées peuvent être maintenues dans le réacteur (réservoir d'aération) (= charge plus élevée possible) et aucune post-décantation majeure n'est nécessaire
Les membranes BRM immergées fonctionnent sur la base d'une pression négative. Le flux (capacité par m² de surface de membrane) est relativement faible, ce qui signifie qu'il faut plus de surface de membrane par rapport aux membranes à surpression (crossflow). Cependant, l'avantage est qu'une membrane immergée consomme beaucoup moins d'énergie. Donc passage d'Opex à Capex. Un autre avantage est que les membranes sont actionnées de l'extérieur vers l'intérieur. De cette façon, la saleté reste à l'extérieur et le nettoyage est plus facile en cas de calamités ou de pollution extrême.
Outre l'utilisation de membranes immergées, il est également possible d'appliquer une surpression sur les membranes BRM, ce qui est le cas lors de l'utilisation d'une unité de membrane à flux croisés. L'avantage d'un tel système est de pouvoir réaliser des flux beaucoup plus élevés (50 – 80 l/m².h) de sorte que la surface de membrane requise reste limitée et qu'une installation relativement compacte peut être construite. Il en résulte par contre un inconvénient majeur qui est la consommation d'énergie plus élevée par rapport à l'utilisation de membranes d'immersion.
