Las tecnologías de membranas se basan en la capacidad de estos elementos para rechazar contaminantes y permitir el paso del agua. Las membranas se pueden clasificar como densas (constituidas por polímeros) o porosas (constituidas por polímeros y materiales inorgánicos).

La separación con las membranas densas (ósmosis inversa y electrodiálisis) se basa en las interacciones físico-químicas entre los componentes del permeado y el material de la membrana, y se refieren a los procesos de separación que tienen la mayor selectividad.

Las membranas porosas (ultrafiltración —UF— y microfiltración) consiguen la separación mecánicamente (por tamizado).

Los biorreactores de membrana (MBR) combinan los procesos biológicos de fangos activos con la filtración sobre membranas, sustituyendo la separación de biomasa de los decantadores por una separación con membranas de mucha más alta eficiencia, lo que posibilita una mayor concentración de bacterias en el reactor y por consiguiente una menor necesidad de volumen del mismo, además de una calidad superior del agua de salida, que permite generalmente su reutilización directa.

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