چکیده
بیوراکتورهای غشایی یا راکتورهای غشاء زیستی(MBR)که امروزه یکی از روش های پیشرفته و جدید تصفیه آب به شمار می رود در سال های اخیر مورد توجه بسیاری از کشور ها ها قرار گرفته است ودانشمندان مطالعات گسترده ای جهت بهبودعملکرد MBR در زلال سازی آب انجام داده اند.در این تحقیق سعی شده است کلیاتی در مورد روش MBR جمع آوری و بیان شود.در این راستا ابتدا لازم است روش های متنوع تصفیه آب مورد بررسی قرار گیرد،که از آن جمله می توان به استفاده از غشاء در تصفیه آب و تصفیه زیستی آب اشاره کرد.در روش تصفیه زیستی،لجن ها وبیومس های حاصل از واکنش های زیستی بین میکروارگانیزم ها با آلاینده های ورودی،در مرحله زلال سازی ثانویه ته نشین می شوند و بدین ترتیب لخته ها و لجن ها از آب تصفیه شده جدا شده و آب زلال از فرایند خارج می شود.غشا ها با فیلتر کردن آلاینده ها آب را زلال می کنند.چون اندازه ذرات آلاینده آب یکسان نیست،برای فیلتر کردن آلاینده های مختلف از غشاهای مختلفی که در جنس و اندازه منافذ با یکدیگر تفاوت دارند،استفاده می شود. روش MBR تلفیقی از روش تصفیه زیستی و غشاست.در فناوری MBR به جای مرحله زلال سازی ثانویه از غشاء استفاده می شود.MBRمزایای فراوانی نسبت به تصفیه زیستی دارد،مثلا MBR در فضای کمتری انجام می گیرد و در عین حال بازدهی بالایی دارد و آب خروجی از غشاء کاملا زلال است.
فهرست مطالب
عنوان                                                                                                                                     صفحه
فصل:اول بررسی مختصر روشهای تصفیه    1
1-۱- ناخالصی های موجود درآب     2
    ۱-۱-۱- سیستم  پراکنده ومحلول    2
    ۱-۱-۲- ویژگی های مواد جامد معلق    2
    ۱-۱-۳- ویژگی های محلول های حقیقی(مواد جامددرمحلول)    3
    ۱-۱-۴- مواد کلوئیدی    3
    ۱-۱-۵-گازها    3
    ۱-۱-۶- خواص آب ها    4
             ۱-۱-۶-۱- خواص فیزیکی آب    4
             ۱-۱-۶-۲- خواص شیمیایی آب    4
    ۱-۱-۷- سختی    5
             ۱-۱-۷-۱- حذف سختی موقت آب    6
             ۱-۱-۷-۲- حذف سختی دائم آب    6
۱-۲- فرایند نرم سازی به شیوه ته نشینی    7
    ۱-۲-۱- فرایند نرم سازی آهک/سودای سرد    7
    ۱-۲-۲- فرایند نرم سازی تماس با لجن    8
    ۱-۲-۳- فرایند نرم سازی کاتالیستی آهک    9
۱-۳- تبادل یونی    9
    ۱-۳-۱- رزین های تبادل یونی ویژه ی بستر مختلط    10
    ۱-۳-۲- فرایند بی یون سازی    10
    ۱-۳-۳- مزایا و معایب استفاده از رزین ها    12
    ۱-۳-۴- معرفی چهار نمونه رزین تجارتی    13
    ۱-۳-۵- روش های مختلف تبادل یونی    13
۱-۴- الکترودیالیز    14
    ۱-۴-۱- اجزای تشکیل دهنده ی یک سیستم الکترودیالیز    17
             ۱-۴-۱-۱- غشاء    17
             ۱-۴-۱-۲- الکترود ها    17
             ۱-۴-۱-۳- توری های پلیمری    17
             ۱-۴-۱-۴- پمپ ها    17
             ۱-۴-۱-۵- سل    18
             ۱-۴-۱-۶- دستگاه مدول    18
    ۱-۴-۲- انرژی مورد نیاز در سیستم الکترودیالیز    18
۱-۵- فرایند تقطیری    19
    ۱-۵-۱- سیستم تقطیر ساده    19
    ۱-۵-۲- سیستم تقطیر چندمرحله ای    20
    ۱-۵-۳- سیستم تبخیر ناگهانی    21
    ۱-۵-۴- سیستم بخار تراکم    22
۱-۶- کاربرد پمپ های حرارتی در تصفیه آب    23
    ۱-۶-۱- انواع پمپ های حرارتی    25
۱-۷- زلال سازی    26
    ۱-۷-۱- انعقاد سازی    27
    ۱-۷-۲- لخته سازی    28
    ۱-۷-۳- انواع تجهیزات زلال سازی    29
             ۱-۷-۳-۱- زلال سازی به شیوه IN_LINE    30
۱-۸-ته نشینی    31
    ۱-۸-۱- ته نشینی ذرات مجزا    32
    ۱-۸-۲- ته نشینی لخته ها    34
    ۱-۸-۳- ته نشینی منطقه ای یا ناحیه ای    35
    ۱-۸-۴- ته نشینی متراکم    35
    ۱-۸-۵- ساختمان ته نشین کننده ها    36
    ۱-۸-۶- انواع ته نشین کننده ها    39
             ۱-۸-۶-۱- جریان صعودی آب    39
             ۱-۸-۶-۲- جریان افقی آب    39
             ۱-۸-۶-۳- جریان با حرکت توام    40
    ۱-۸-۷- تجهیزات جمع آوری لجن    40
             ۱-۸-۷-۱- مخازن ته نشینی مستطیلی    41
             ۱-۸-۷-۲- جمع آوری مواد شناور    41
             ۱-۸-۷-۳- مخازن ته نشینی مدور    42
۱-۹- صاف کردن    44
    ۱-۹-۱- صافی های سطحی    44
    ۱-۹-۲- صافی های عمقی    44
             ۱-۹-۲-۱- صافی های فشاری    44
             ۱-۹-۲-۲- صافی های ثقلی    45
                          ۱-۹-۲-۲-۱- دانه بندی و شکل ذرات تشکیل دهنده بستر    46
                          ۱-۹-۲-۲-۲- عمق بستر صافی وضخامت لایه های تشکیل دهنده    46
                          ۱-۹-۲-۲-۳- سرعت آب ورودی با توجه به افت فشار بخار    46
    ۱-۹-۳- عوامل موثر در انتخاب نوع صافی    47
فصل دوم: بررسی فرایند های غشایی    48
۲-۱- مقدمه    49
۲-۲- کارکرد غشاء    51
۲-۳- کثیف شدن ومسدود شدن    53
۲-۴- الگوهای چیدمان    53
۲-۵- بهره برداری از فرایند های غشایی    56
    ۲-۵-۱- شار،فشار،مقاومت و نفوذپذیری    56
    ۲-۵-۲- الگوی بهره برداری انتهای بسته (بن بست)وجریان عرضی    57
    ۲-۵-۳- تمیز کردن فیزیکی و شیمیایی    59
    ۲-۵-۴- پلاریزاسیون غلظت    60
    ۲-۵-۵- کنترل کثیف شدگی غشا    61
    ۲-۵-۶-  شاربحرانی    62
۲-۷- فرایند اسمز معکوس    64
    ۲-۷-۱- اصول نظری پدیده اسمز معکوس    64
    ۲-۷-۲- محاسبه شدت جریان حلال و حل شونده عبوری از غشاء    65
    ۲-۷-۳- مراحل مختلف تصفیه اسمزمعکوس    66
    ۲-۷-۴- شرایط توقف خودکار اسمز معکوس    68
فصل سوم:  بررسی فرایند های بیو راکتورهای غشایی و کاربرد آنها    70
۳-۱- تصفیه زیستی    71
    ۳-۱-۱-  اصول تصفیه زیستی    71
    ۳-۱-۲- فرایند تصفیه زیستی    74
    ۳-۱-۳- میکروبیولوژی تصفیه زیستی    75
    ۳-۱-۴ - اصول طراحی و بهره برداری    77
    ۳-۱-۵- تجزیه سوبسترا    77
    ۳-۱-۶- تولید لجن    78
    ۳-۱-۷- زمان ماند جامدات(SRT)و نسبت Fبه M    79
    ۳-۱-۸- سینیتیک های نیتریفیکاسیون     81
    ۳-۱-۹- هوادهی     82
    ۳-۱-۱۰- انتقال جرم    82
    ۳-۱-۱۲- تصحیح دما وآب مورد استفاده در فرایند    83
    ۳-۱-۱۳- حذف نوترینت ها    85
    ۳-۱-۱۴- تصفیه بی هوازی    87
۳-۲- فناوری راکتورهای غشا زیستی    89
    ۳-۲-۱- الگوهای چیدمان در فرایندMBR    89
    ۳-۲-۲- غشای استخراجی وانتشاری    91
    ۳-۲-۳- دنیتریفیکاسیون    92
    ۳-۲-۴- MBR میکروپور استخراجی    94
    ۳-۲-۵- MBR تبادل یون استخراجی    94
    ۳-۲-۶- MBRهای انتشاری    95
    ۳-۲-۷- MBRبا برگشت بیومس    95
    ۳-۲-۸- MBRهای هیبرید     95
    ۳-۲-۹- اجزای یک سیستم MBR مستغرق با برگشت بیومس     96
    ۳-۲-۱۰- پارامترهای فیزیکی     98
             ۳-۲-۱۰-۱- اندازه ی منفذی     98
             ۳-۲-۱۰-۲- خلل و فرج/توزیع اندازه منفذی/زبری     98
             ۳-۲-۱۰-۳- الگوی چیدمان     99
             ۳-۲-۱۰-۴- MBR های هوازی     99
             ۳-۲-۱۰-۵- پارامترهای شیمیایی     100
    ۳-۲-۱۱- خصوصیات بیومس و آب ورودی به راکتور     101
             ۳-۲-۱۱-۱- ماهیت آب ورودی و غلظت اجزای موجود در آن     101
             ۳-۲-۱۱-۲- مسدودکننده های بیومس     101
             ۳-۲-۱۱-۳- پارامتر های بیومس     103
             ۳-۲-۱۱-۴- ویژگی های لخته    106
             ۳-۲-۱۱-۵- ترکیبات پلیمریک خارج سلولی    107
             ۳-۲-۱۱-۶- سیستم های بی هوازی    109
    ۳-۲-۱۲- بهره برداری    110
             ۳-۲-۱۲-۱- هوادهی غشا به وسیله گاز    110
             ۳-۲-۱۲-۲- زمان ماند جامدات     111
             ۳-۲-۱۲-۳- راهبری به صورت ناپایدار    112
    ۳-۲-۱۳- مکانیسم های گرفتگی غشای MBR     112
    ۳-۲-۱۴- کنترل و کاهش گرفتگی غشاء    114
             ۳-۲-۱۴-۱- پیش تصفیه مایع ورودی به خوراک    115
             ۳-۲-۱۴-۲- استفاده از یک پروتکل مناسب برای تمیز کردن فیزیکی و شیمیایی     115
             ۳-۲-۱۴-۳- کاهش شار      117
             ۳-۲-۱۴-۴- افزایش هوادهی     118
             ۳-۲-۱۴-۵- اصلاح شیمیایی یا بیو شیمیایی مایع مخلوط    118
فصل چهارم:بررسیcase study    119
۴-۱- چکیده    120
۴-۲- مقدمه    120
۴-۳- اهداف    121
۴-۴- زلال سازی پساب در یک لباس شویی تجاری    122
    ۴-۴-۱- اجزای کارخانه    123
    ۴-۴-۲- نتایج     124
۴-۵- تصفیه فاضلاب در صنعت نساجی    126
    ۴-۵-۱- مواد و روش ها     127
    ۴-۵-2- نتایج    128
۴-۶- نتيجه گيری    129
فصل پنجم: نتیجه گیری    130
5-1- نتيجه گيری    131
مراجع    132


فهرست اشکال
  صفحه
۱- ۱- تمايل نسبی کاتيون ها وآنيون ها برای ترکيب با يکديگر     6
۱-۲- دستگاه نرم سازی آهک/ سودای سرد    8
۱-۳- شمايی از دستگاه فرايند نرم سازی به شيوه تماس با لجن     9
۱-۴- نمايش سيستم فرايندی نرم سازی کاتاليستی آهک    10
۱-۵- نمايش سيستم فرايندی نرم سازی کاتاليستی آهک    11
۱-۶ - نمايش چندين طرح مختلف در اجرای يک سيستم فرايند بی يون سازی    15
۱-۷- نمايش اساس يک سيستم الکترو دياليز ساده     16
۱-۸- شمای يک مدول افقی    16
۱-۹- سيستم تقطير ساده     20
۱-۱۰- سيستم تقطير چند مرحله ای     21
۱-۱۱- نمايش يک سيستم تبخير ناگهانی سه مرحله ای     22
۱-۱۲- سيستم VCD     23
۱-۱۳- مدل ترموديناميکی پمپ حرارتی و ماشين گرمايی     24
۱-۱۴- چرخه کارنو پمپ حرارتی     24
۱-۱۵- چرخه کارنو پمپ حرارتی     25
۱-۱۶- ساختمان يک پمپ حرارتی      26
۱-۱۷- نمايش يونيزاسيون ذره سيليس     27
۱-۱۸- حوضچه ته نشينی     29
۱-۱۹- زلال سازنده دارای جريان صعودی     30
۱-۲۰- زلال سازنده تماس جامدات     30
۱-۲۱- صافی از نوع IN-LINE باجريان صعودی    31
۱-۲۲- نوع اول ته نشينی در يک مخزن ته نشينی ايده آل     33
۱-۲۳- منحنی بررسی سرعت ته نشينی برای ذرات مجزا     34
۱-۲۴- ستون و منحنی های ته نشينی     35
۱-۲۵- نمای کلی از حوزه های ته نشينی برای لجن فعال     36
۱-۲۶- نمايش مناطق مختلف يک مخزن ته نشينی     37
۱-۲۷- نمايش قسمت ورودی آب به مخزن ته نشينی      38
۱-۲۸- نمايش قسمت خروجی آب از مخازن ته نشينی     38
۱-۲۹- نمايش مخزن ته نشينی باجريان صعودی      39
۱-۳۰- نمايش مخزن ته نشينی با جريان افقی     40
۱-۳۱- نمايش مخزن ته نشينی با جريان توام     40
۱-۳۲- جاروبک های جمع آوری لجن در يک مخزن مستطيلی ته نشينی خالی     41
۱-۳۳- مخزن ته نشينی با تغذيه مرکزی مجهز به جاروبک های جمع آوری لجن      42
۱-۳۴- مخازن ته نشينی اوليه مدور با ورودی مرکزی     43
۱-۳۵- مخازن ته نشينی اوليه مدور با تعذيه کناری     43
۱-۳۶- نمونه ای از صافی فشاری با بدنه عمودی     45
۱-۳۷- نمونه ای ازصافی های ثقلی     46
۲-۱- طرح شماتيک غشا     50
۲-۲- مرور کلی بر فرايند های جداسازی     51
۲-۳- غشاهای حفره دار و بدون حفره     52
۲-۴- طرح شماتيک عبور جريان از غشاها     55
۲-۵- فيلتراسيون     57
۲-۶- انتقال شار     58
۲- ۷- مکانيسم های مسدود شدن غشا     59
۲-۸-  پلاريزاسيون غلظت     61
۲-۹- ارتباط بين شارو فشارسطح غشا در بازه های آزمايش ۱۵ دقيقه ای      63
۲-۱۰- تغييرات TMP در الگوی بهره برداری زير شار بحرانی     64
۲-۱۱- نمايش پديده اسمز و فشار اسمزی     65
۲-۱۲- ترتيب مراحل مختلف تصيه مقدماتی يک واحد اسمز معکوس     67
۲-۱۳- غشای حلزونی شکل     68
۲-۱۴- غشای اليافی     68
۳-۱- تصفيه خانه متداول فاضلاب     72
۳-۲- اکولوژی سيستم های لجن فعال     75
۳-۳- رابطه پارامتر α و غلظتMLSS     84
۳-۴- طرح شماتيکUASB،EGSB و ABR     88
۳-۵- الگوهای اصلی چيدمان غشاء در فرايندMBR     89
۳-۶- يک طرح پايلوت MBR با جريان عرضی     90
۳-۷- مديفيکاسيون های MBR دنيتريفاير     94
۳-۸- اجزای يک واحد MBR      97
۳-۹- روابط بين پارامتر های MBR و گرفتگی غشاء     97
۳-۱۰- روش تجربی تعيين ايجاد انسداد توسط هر يک از سه بخش فيزيکی بيومس     102
۳-۱۱- سهم بخش های مختلف بيومس در انسداد غشاءMBR     103
۳-۱۲-  نمايش سادهEPS و SMP     107
۳-۱۳- روش انتخابی استخراج و اندازه گيری EPS و SMP     108
۳-۱۴- رژيم های جريان هوا-مايع در يک مجرای استوانه ای     110
۳-۱۵- مکانيسم های گرفتگی غشاء در MBR با شار ثابت     113
۴-۱- شماتيکی از فرايند زلال سازی آب     123
۴-۲- شار نفوذی و تراوايی کارخانه تصفيهMBR درطول دوره عملياتی متداول پس از 21 روز     124
۴-۳- شار نفوذی و تراوايی کارخانه تصفيهMBRدرطول دوره عملياتی متداول پس از 1 سال      125
۴-۴- مقادير COD در خوراک MBR ،تراوايی و بازده حذف COD     125
۴-۵- فلوچارت تصفيه پساب اجرا شده در کارخانه های چاپ و رنگ آميزی     126
۴-۶- شماتيکی از راه اندازی آزمايشی     127
۴-۷- مقايسه مقدار COD در خوراک و پساب MBR  و واحد تصفيه متعارف و نسبت حذف  COD      129


فهرست جداول
        صفحه
۱-۱- مقادير مجاز برای سختی آب     5
۱-۲- انرژی مصرفی الکترو دياليز برحسب TDS    18
۱-۳- هزینه های سیستم الکترودیالیز     19
۱-۴- انواع پديده های ته نشينی     32
۲-۱- فرايند های غشايی     49
۲-۲- الگوهای چيدمان     55
۳-۱- مثال هايی از فرايند های بيولوژيکی و مشخصات آنها     74
۳-۲- انواع متابوليسم ميکروبی در تصفيه بيولوژيک فاضلاب     77
۳-۳- انواع مديفيکاسيون های سيستم MBR     93
۳-۴- تعيين اجزاء مواد مسدود کننده غشاء     102
۳-۵- تاثيرتغيير غلظت MLSS بر گرفتگی غشاء     104
۳-۶- اثرات ديناميکی     112
۳-۷- مثال هايی از پروتکل های تميزکردن شيميايی غشاء توسط ۴ سازنده MBR     116
۴-۱- پارامتر های کيفيت متداول آب مربوط به واحد MBR     126


بررسی فرایند های بیو راکتورهای غشایی و کاربرد آنها


 


۳-۱تصفيه زيستی

۳-۱-۱اصول تصفيه زيستی
تصفیه زیستی روشی است که در آن ترکیبات آلی محلول و معلق را از طریق تجزیه زیستی و سایر مواد معلق را از طریق جداسازی فیزیکی حذف می کنند.برای طراحی راکتور ابتدا باید میزان اکسیژن بیو شیمیایی  (BOD) (دراین روش مقدار اکسیژن مورد نیاز برای تجزیه موادآلی قابل تجزیه توسط میکروارگانیزم ها اندازه گرفته می شود.مقداراکسیژن مصرفی با۵BODنمایش داده می شود وعبارتست ازاندازه گیری اکسیژنی که طی ۵ روز و در دمای ۲۵ درجه سانتی گراد توسط میکروارگانیزم ها مصرف می شود تا بتوانند مواد آلی موجود در آب را اکسایش دهند]۱ [.بنابراین اختلاف اکسیژن حل شده در زمان نمونه گیری وپس از۵ روز مقدار ۵BOD را نشان می دهد:                   
)۳-۱(                                                                                                         〖BOD 〗_۵=DO_۰-DO_۵)
واکسیژن موردنیازشیمیایی (COD) (دراین روش مقدار اکسیژن مورد نیاز برای اکسیدکردن مواد آلی اعم از قابل تجزیه وغیر قابل تجزیه توسط میکروارگانیزم در حضور یک اکسیدکننده قوی ودرمحیط اسیدی اندازه گیری شود برتری این روش نسبت به روشBODاینست که کل عملیات اندازه گیری در مدت چندساعت انجام می شودومی توان کل موادآلی موجود در محلول را اندازه گرفت در حالی که روشBOD فقط برای اندازه گیری مواد  آلی قابل تجزیه توسط میکروارگانیزم هابکارمی رود به همین دلیل است کهCODهمواره ازBODبیشتراست]۱[ .معمولاواکنش درحضور بی کرومات به عنوان اکسیدکننده انجام می شود)لازم را اندازه گرفت]۱[ .اندازه گیری نسبتCOD/Nدر برخی مراجع معیاری برای اندازه گیری شرایط بهینه به منظوررسیدن به حداکثر بازدهی معرفی شده است.در مطالعاتی که روی یک MBRاصلاح شده انجام شد مشخص شد گرچه پارامتر COD/Nهیچ تاثیری روی مقدارCODمورد نیاز ندارد،اما با تغییر آن راندمان حذف نیتروژن و فسفات تغییر می کند.این مطالعه همچنین نشان داد درCOD/Nمعادل ۳/۹،راندمان حذفکل نیتروژن(TN) و فسفات به ترتیب به ۶/۹۰ و ۵/۹۰ که حداکثر راندمان هستند می رسد.همچنین راندمان حذف فسفات به طور قابل ملاحظه ای درCOD/Nمعادل ۷ و ۳/۵ به دلیل توقف فرایند دفع و جذب کاهش می یابد]۲۱ [.در تحقیقاتی مشخص شد که طی زمان های ماند(SRT) ۱۰،۲۵،۵۰ و۷۵ روزه،دریک راکتور FS میزان مصرفCODدر فرایند نیتریفیکاسیون به بالاتر۵/۹۸ درصدمی رسد در حالی که حذف نیتروژن در زمان ماند ۵۰ روز از مرز ۸۱ در صدعبور نمی کند. همچنین میزان حذف کل فسفر در زمان ماند۵۰ و۷۵ روز به ترتیب از ۸۰ و ۶۰ درصد عبور نمی کند]۹ [.بنابراین میزان مصرف COD با میزان حذف آلاینده ها الزاما برابر نیست.همچنین تحقیقات دیگری که روی راکتور انجام گرفت معلوم شد CODمورد نیاز برایدنیتریفیکاسیون و نیز حذف فسفربیشتر از ۹۳ درصد می باشد]۱۱[ .میکروارگانیزم ها می توانند هوازی یا بی هوازی روی سوبستراها رشد کنند و انرژی ومواد سلولی مورد نیاز خود را بدست آورند و سپس از آب جداسازی می شوند تا آب زلال بدست آید]۲[ .میکرو ارگانیزم های هوازی با تجزیه ملکول های درشت و بیومس ترکیبات بی خطری مانند ۲CO،O۲Hو ترکیبات ازته تولید می کنند با این حال موادی که در اثر این تجزیه به وجود می آیند و سوبستراهای خارج سلولی پلیمریک نامیده می شوند باعث مسدود شدن غشاهای MBRمی شوند]۲[ .تصفیه هوازی علاوه بر حذف BOD،COD را نیز از بین می برد و آمونیاک را به نیترات تبدیل می کند]۲[.فرایند های تصفیه هوازی می توانند به صورت رشد معلق (فرایند لجن فعال) و یا رشد ثابت (صافی چکنده) باشند.تصفیه بی هوازی نیز علاوه برحذف BOD،تجزیه نوترینت ها (نیتروژن و فسفر) را امکان می بخشد]۲[ .شکل ۳-۱نمونه ای از تصفیه بیولوژیکی در صنعت را نشان می دهد:
                             شکل ۳-۱ تصفيه خانه متداول فاضلاب]۲[
در این نمونه از قسمت های مختلف غربال گری جامدات درشت،ته نشینی جامدات قابل ته نشینی و یک فرایند بیولوژیکی استفاده شده است.(راکتور بیولوژیکی از قسمت های هوازی و بی هوازی تشکیل شده است.البته قسمت بی هوازی می تواند در یک راکتور جداگانه برای تجزیه نیتروژن انجام شود.) برای تصفیه کامل تر می توان یک قسمت تجزیه بی هوازی دیگر را قبل از فرایند بیولوژیکی تدارک دید]۲[ .در مطالعاتی که روی یکMBR پس-دنیتریفیکاسیون همراه با حذف بیولوژیکی پیشرفته فسفر مشخص شد قرار دادن ناحیه بی هوازی روی سرعت دنیتریفیکاسیون   نیز اثر مثبت دارد]۲۳[ .همچنین لجن فعال ناشی از قسمت هوازی را می توان برای حذف نیتروژن و تکمیل تصفیه تصفیه به قسمت زیرین راکتور بیولوژیکی در یک فضای بدون اکسیژن انتقال داد]۲[ .این کار بازده ی حذف نیتروژن و فسفررا افزایش می دهد]۲ [.در فرایند های با برگشت  لجن مهمترین پارامتر نسبت برگشت لجن می باشد.آزمایشاتی روی یک MBR،شامل دو راکتور سری در یک زیرزمین روی فاضلاب خانگی ۴ خانوار انجام گرفت.در ابتدا راکتور اول بدون هوادهی،اختلاط و برگشت لجن بکار گرفته شد راندمان حذف نیتروژن و فسفر به ترتیب ۵۰ و ۲۵ درصد گزارش شد]۲[ .در آزمایش دوم لجن فعال راکتور دوم را به راکتور اول به عنوان یک راکتور بدون اکسیژن/بی هوازی انتقال دادند.تفاوت دیگر آزمایش دوم اختلاط در راکتور اول بود.راندمان حذف نیتروژن و فسفربه ترتیب به ۹۰ و ۷۰ درصد رسید.با تنظیم نسبت برگشت لجن روی۲/۱ راندمان حذف فسفر به ۹۰ درصد ارتقا یافت]۲۲[ . فرایند های نیتریفیکاسیون(یعنی تجزیه ازت کجلدان به نیترات)و دیفتریفیکاسیون می توانند پشت سرهم انجام شوند.قسمت دیگری که پس از راکتور بیولوژیکی قرار دارد،زلال سازی ثانویه نام دارد.در این قسمت بیومس ورودی از قسمت لجن فعال را توسط فرایند ته نشینی رسوب می دهند تا آب زلال بدست آید.در این فرایند زمان ماند اهمیت دارد.زمان ماند مدت زمان لازم برای عبور مواد از راکتور می باشد که ترکیبی از دو زمان ماند سلولی و هیدرولیکی است.در راکتور های MBR فرایند جداسازی بیومس از آب توسط غشا صورت می گیرد]۲ [.طی مطالعاتی که روی راکتور غشاء زیستی AAAM انجام گرفت مشخص شد بازده حذف نیتروژن و فسفر به ترتیب به ۴/۶۷ و ۱/۹۴ درصد می رسد]۱۱[ .MBR می تواند به صورت فرایند رشد چسبیده نیز صورت بگیرد که در این صورت بستر مورد استفاده برای بیوفیلم حود غشا می باشد.در فرایند رشد ثابت بیومس داخل به بستر می چسبد و دیگر احتیاجی به ته نشینی نیست(هرچند گاهی بیومس چسبیده شده جدا شده و داخل آب می ریزد.)]۲[ .
بدیهی است که ترکیبات و درصد آنها در سوبسترا تابع مشخصات راکتور و گونه های میکروارگانیزم تجزیه کننده می باشد.میکروارگانیزم های بی هوازی در کنار سوبستراهای خارج سلولی،متان نیز تولید می کند]۲[ .به طور کلی در مقایسه با فرایند های بی هوازی فرایند های هوازی بوی کمتری تولید می کنند.فرایند های تصفیه زیستی از فرایند های شیمیایی کندتر هستند به شوک ناشی از مواد سمی حساس اند و همه آنها نیاز به اختلاط دارند]۲[ .

۳-۱-۲فرايندتصفيه زيستی
تقسیم بندی فرایند های تجزیه زیستی بر مبنای الگوی بهره برداری،رژیم تغذیه وحالت اکسیداسیون صورت می گیرد.الگوی بهره برداری به نحوه تماس آب با بیومس اشاره دارد که می تواند معلق و یا چسبیده باشد]۲[ .