膜バイオリアクター

膜分離活性汚泥法は、精密濾過や限外濾過などの膜処理と、生物学的廃水処理プロセスである活性汚泥法を組み合わせたものである。これらの技術は現在、都市および産業廃水処理に広く使用されている。^[1]膜分離活性汚泥法の2つの基本的な構成は、浸漬型膜分離活性汚泥法と副流型膜分離活性汚泥法である。^[2]浸漬型構成では、膜は生物反応器内に配置され、廃水中に浸漬されるが、副流型膜分離活性汚泥法では、膜は生物処理後の追加ステップとして反応器の外側に配置されます。

水不足により、適切に処理された廃水を再利用する取り組みが促進され、「水の再生」（廃水再利用、水の再利用、水のリサイクルとも呼ばれる）として知られています。廃水を再利用するために利用できる処理技術の中で、膜プロセスは、固形物や塩分を保持し、水を消毒する能力が際立っており、灌漑やその他の用途での再利用に適した水を生成します。

半透膜は、特定の物質を選択的に通過させる材料です。水の浄化や再生の場合、その目的は、不要な粒子を元の側で保持しながら、水を膜に通過させることです。膜の種類を変えることで、さまざまな種類の汚染物質をよりよく保持することができます。廃水処理用の膜に求められる特性には、5年間の耐薬品性および耐機械的強度と、広いpH範囲^[3]で安定して動作する能力などがあります。

市場で入手可能な膜材料には、有機系ポリマー膜とセラミック膜の2種類があります。ポリマー膜は、水処理および廃水処理で最も一般的に使用されている材料です。特に、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）は、その長寿命と化学的および機械的耐性のために、最も一般的な材料です。^[3]

家庭排水に使用する場合、膜バイオリアクタープロセスは、海洋、地表、汽水域、または都市灌漑用水路に排出できるほど高品質の排水を生成できます。従来のプロセスと比較した膜バイオリアクターのその他の利点としては、設置面積の縮小と改造の簡易化が挙げられます。

従来の沈殿分離システムと比較して、より高い混合液浮遊物質濃度で膜バイオリアクタープロセスを操作できるため、同じ負荷率を達成するためにリアクターの容積を減らすこと ができます。

最近の技術革新と膜コストの大幅な削減により、膜分離活性汚泥法は廃水処理の確立されたプロセスオプションになりました。^[1]膜分離活性汚泥法は、その数と処理能力が着実に増加していることからもわかるように、産業廃水と都市廃水の処理と再利用の魅力的なオプションとなっています。現在の膜分離活性汚泥法市場は、2006年に約2億1,600万米ドル^[4]、2011年には8億3,820万米ドルと推定されており、膜分離活性汚泥法市場は平均22.4%の成長率で成長し、2018年には34億4,000万米ドルの市場規模に達すると予測されています。^[5]

世界の膜バイオリアクター市場は、様々な要因により近い将来成長すると予想されています。例えば、世界中で水不足が深刻化し、廃水再生がより収益性の高いものとなっていますが、気候変動の継続により、この状況はさらに悪化する可能性があります。^[6]産業廃水処理に対する環境問題の高まりや、発展途上国における淡水資源の減少も、膜バイオリアクター技術の需要増加につながっています。人口増加、都市化、工業化により、事業の見通しはさらに複雑化するでしょう。^[7]

しかし、初期投資と運用コストが高いため、世界の膜バイオリアクター市場は阻害される可能性があります。さらに、技術的な制限、特に膜汚染の繰り返しコストが、生産導入の妨げになる可能性があります。生産量の増加とスラッジ形成の最小化に向けた継続的な研究開発の進歩が、業界の成長を促進すると予想されます。^[5]

膜バイオリアクターは、混合液の液体成分の一部を除去することで、活性汚泥下水処理システムのフットプリントを削減するために使用できます。これにより濃縮された廃棄物が残り、活性汚泥プロセスを使用して処理されます。

最近の研究では、廃水処理のためのより効率的で持続可能な膜バイオリアクターを実現するためにナノマテリアルを使用する機会があることが示されています。 ^[8]

膜バイオリアクターは、商業規模の限外濾過膜と精密濾過膜が利用可能になった直後の 1960 年代後半に導入されました。最初の設計は Dorr-Oliver 社によって導入され、活性汚泥バイオリアクターとクロスフロー膜濾過ループの使用を組み合わせていました。このプロセスで使用される平らなシート膜はポリマー製で、孔径は 0.003 ～ 0.01 μm でした。従来の活性汚泥プロセスの沈殿タンクを置き換えるというアイデアは魅力的でしたが、膜のコストが高く、製品 (三次排水) の経済的価値が低く、膜の汚れにより性能が急速に低下する可能性があるため、このようなプロセスの使用を正当化するのは困難でした。その結果、当初の設計では高流量の達成に重点が置かれ、そのため、汚染を減らすために、混合液とその浮遊物質を高いクロスフロー速度で、かなりのエネルギー需要（10 kWh/m ³の製品）でポンプで送る必要がありました。第 1 世代のデバイスは経済性が悪かったため、隔離されたトレーラー パークやスキー リゾートなど、特別なニーズがあるニッチな分野でのみ使用されました。

膜バイオリアクターの次のブレークスルーは、1989 年に浸漬型膜バイオリアクター構成の導入によってもたらされました。それまで、膜バイオリアクターは分離装置をリアクターの外部に設置して設計され (サイド ストリーム型膜バイオリアクター)、高い膜間圧力を利用して濾過を維持していました。浸漬型構成では、粗い気泡の曝気を利用して混合を生成し、汚れを制限します。浸漬型システムのエネルギー需要は、サイド ストリーム システムよりも最大 2 桁低く、浸漬型システムはより低いフラックスで動作するため、より多くの膜面積が必要になります。浸漬型構成では、曝気は水力学的および生物学的プロセス パフォーマンスの主要なパラメーターの 1 つと見なされています。曝気により、固体が懸濁状態に維持され、膜表面が洗浄され、バイオマスに酸素が供給され、生分解性と細胞合成が向上します。浸漬型膜バイオリアクター システムは、特に家庭排水処理において、サイド ストリーム構成よりも好まれるようになりました。

膜バイオリアクター開発における次の重要なステップは、適度なフラックス（第 1 世代の 25% 以下）の受け入れと、2 相（気泡）流を使用してファウリングを制御するというアイデアでした。浸漬構成によって得られる低い運用コストと膜コストの着実な低下により、1990 年代半ばから膜バイオリアクター プラントの設置が急増しました。それ以来、膜バイオリアクターの設計と運用のさらなる改善が導入され、より大規模なプラントに組み込まれました。初期のデバイスは、混合液の浮遊物質が最大 30 g/L で、​​固体保持時間が最長 100 日で動作していましたが、最近の傾向では、より低い固体保持時間（約 10～20 日）が適用され、より管理しやすい浮遊物質レベル（10～15 g/L）になっています。これらの新しい動作条件のおかげで、リアクター内の酸素移動とポンプ コストが減少する傾向があり、全体的なメンテナンスが簡素化されました。現在、市販されている膜分離バイオリアクターシステムにはさまざまな種類があり、そのほとんどは浸漬膜を使用していますが、サイドストリームモジュールもいくつかあります。これらのサイドストリームシステムでは、汚れの制御に2相流も使用されています。一般的な水力保持時間は3〜10時間です。ほとんどの場合、膜分離バイオリアクターの用途では中空糸膜と平膜シート膜の構成が使用されています。^[9]

浸漬膜のほうがエネルギー使用の面で有利であるにもかかわらず、特に小流量の工業用途では、サイド ストリーム構成の市場が依然として存在しています。メンテナンスを容易にするために、サイド ストリーム構成は工場の建物の低いレベルに設置できるため、特殊なリフト装置を使わずに膜の交換を行うことができます。その結果、研究開発によってサイド ストリーム構成が改良され続け、近年では、より洗練された動作パラメータの制御と定期的な逆洗を組み合わせた低エネルギー システムの開発に至り、製品 1 m3 あたり 0.3 kWh という低いエネルギー使用量で持続可能な動作を可能にしています。

浸漬型膜バイオリアクター（iMBR）構成では、濾過要素はメインのバイオリアクター容器または別のタンクに設置されます。モジュールは曝気システムの上部に配置され、酸素の供給と膜の洗浄という2つの機能を果たします。膜は平らなシート、管状、またはその両方の組み合わせにすることができ、膜透過液を膜に送り戻すことで膜表面の汚れを減らすオンライン逆洗システムを組み込むことができます。膜がバイオリアクターとは別のタンクにあるシステムでは、膜の個々の列を分離して膜浸漬を組み込んだ洗浄レジームを実行できますが、混合液の浮遊物質濃度の上昇を制限するために、バイオマスをメインリアクターに継続的に送り戻す必要があります。汚れを減らすために空気洗浄を行うために、追加の曝気も必要です。膜がメインリアクターに設置されている場合、膜モジュールは容器から取り外され、オフライン洗浄タンクに移されます。^[11]通常、内部/浸漬型構成は、より大規模で強度の低い用途に使用されます。^[12]リアクターの容積を最適化し、汚泥の生成を最小限に抑えるために、浸漬型膜バイオリアクターシステムは通常、混合液浮遊物質濃度を12000 mg/Lから20000 mg/Lの間で操作するため、設計汚泥保持時間の選択に優れた柔軟性を提供します。混合液浮遊物質の含有量が高すぎると、曝気システムの効率が低下する可能性があることを考慮する必要があります。この最適化問題の古典的な解決策は、混合液浮遊物質の濃度を10.000 mg/Lに近づけて、良好な浸透流束で酸素の良好な質量移動を保証することです。このタイプの解決策は、必要な追加タンク容積と比較して膜の相対コストが高いため、通常、内部/浸漬構成が使用される大規模ユニットで広く受け入れられています。^[13]

浸漬型MBRは、サイドストリーム型膜バイオリアクターと比較して、エネルギー消費レベルが低く、生分解効率が高く、汚れの付着率が低いため、好まれる構成となっています。さらに、iMBRシステムはより高い浮遊物質濃度を処理できます。従来のシステムは2.5〜3.5の浮遊物質濃度でしか機能しませんが、iMBRは4〜12 g/Lの濃度を処理でき、範囲が300％増加します。このタイプの構成は、繊維、食品・飲料、石油・ガス、鉱業、発電、パルプ・紙などの産業分野で採用されています。^[14]

サイドストリーム膜バイオリアクター技術では、濾過モジュールは好気性タンクの外側にあるため、サイドストリーム構成と呼ばれます。浸漬構成や水中構成と同様に、曝気システムも洗浄と、有機化合物を分解するバクテリアへの酸素供給に使用されます。バイオマスは、複数の膜モジュールを直列に通過してバイオリアクターに戻るか、またはバイオマスがモジュールバンクにポンプで送られ、そこから 2 番目のポンプがバイオマスをモジュールに直列に循環させます。膜の洗浄と浸漬は、設置された洗浄タンク、ポンプ、配管を使用してその場で行うことができます。最終製品の品質は、精密濾過膜と限外濾過膜の濾過能力により、プロセス用途で再利用できるほどです。

通常、外部/サイドストリーム構成は、小規模で強度の高い用途に使用されます。外部/サイドストリーム構成の主な利点は、タンクと膜を別々に設計およびサイズ設定できることで、ユニットの操作とメンテナンスに実用的な利点があります。他の膜プロセスと同様に、汚れを防止または制限するには、膜表面のせん断が必要です。外部/サイドストリーム構成では、ポンプシステムを使用してこのせん断を提供しますが、内部/水中構成では、バイオリアクター内の通気によってせん断を提供し、ポンプでせん断を促進するためのエネルギーが必要です。この構成では、関連するフラックスが高いため、汚れがより一貫しています。^[15]

膜分離活性汚泥法の濾過性能は、活性汚泥成分と膜の相互作用により、膜の表面および内部に可溶性物質や粒子状物質が沈着するため、濾過時間が長くなるにつれて必然的に低下します。この大きな欠点とプロセスの制限は、初期の膜分離活性汚泥法の頃から研究されており、今後の開発が直面する最も困難な課題の1つとなっています。^{[16] [17]}

ファウリングとは、物理的、化学的相互作用または機械的作用によって、粒子（コロイド粒子、溶質高分子）が膜表面または細孔に沈着または吸着されるプロセスです。これにより、膜細孔のサイズが縮小したり、膜細孔が詰まったりします。

膜ファウリングは、深刻なフラックス低下を引き起こし、生産される水の品質に影響を与える可能性があります。 ひどいファウリングには、強力な化学洗浄または膜の交換が必要になる場合があります。^[18]これにより、処理プラントの運用コストが増加します。 膜ファウリングは、従来、1) 完全な細孔閉塞、2) 標準閉塞、3) 中程度の閉塞、および 4) ケーキ層形成の 4 つのメカニズムによって発生すると考えられてきました。^[2]ファウリングには、生物学的 (細菌、真菌)、コロイド状 (粘土、フロック)、スケール (鉱物沈殿物)、有機物 (油、高分子電解質、(腐植)) など、さまざまな種類があります。

膜ファウリングは、膜間圧を一定に保ちながら透過流束を減少させるか、膜間圧を上昇させて透過流束を一定に保つことで対処できます。ほとんどの廃水処理プラントは定流量モードで運転されているため、ファウリング現象は通常、膜間圧の時間変化によって追跡されます。バイオリアクターへの膜の適用に関する最近のレビューでは、他の膜分離プロセスと同様に、膜ファウリングがシステム性能に影響を与える最も深刻な問題であることが示されています。ファウリングにより、水力抵抗が大幅に増加し、プロセスがそれぞれ定膜間圧または定流量条件下で運転されている場合、透過流束の低下または膜間圧の上昇として現れます。^[19]膜間圧を上昇させることで透過流束が維持されるシステムでは、ろ過を達成するために必要なエネルギーが増加します。頻繁な膜洗浄は、洗浄剤の追加コスト、生産停止時間の増加、および膜の交換頻度の増加の結果として、運用コストを大幅に増加させる代替手段です。

膜汚染は、膜材料と活性汚泥液の成分との相互作用によって生じます。活性汚泥液には、さまざまな生微生物または死微生物によって形成された生物学的フロックや、可溶性化合物およびコロイド化合物が含まれます。浮遊バイオマスの組成は一定ではなく、給水組成およびリアクターの動作条件によって異なります。そのため、膜汚染に関する多くの調査が発表されていますが、使用される動作条件や給水マトリックスの範囲が広く、分析方法もさまざまであり、ほとんどの研究で報告されている浮遊バイオマス組成に関する情報が限られているため、膜バイオリアクター特有の膜汚染に関する一般的な動作を確立することは困難です。

浸漬型膜バイオリアクターにおける空気誘導クロスフローは、膜表面の汚れ層を効率的に除去するか、少なくとも減らすことができます。最近のレビューでは、浸漬型膜構成での曝気の応用に関する最新の知見が報告され、ガスバブリングの性能上の利点が説明されています。^[17]曝気速度の選択は、浸漬型膜バイオリアクターの設計における重要なパラメータです。一般的に、最適な空気流量があり、それを超えると曝気をさらに増加させても汚れの防止に効果がないからです。

膜バイオリアクターの用途では、他の多くの防汚戦略を適用できます。たとえば、次のようなものがあります。

• 間欠的な浸透または緩和。ろ過は一定の間隔で停止され、その後再開されます。膜表面に堆積した粒子はリアクターに拡散して戻る傾向があります。この現象は、この休止期間中に適用される継続的な通気によって増加します。
• 膜の逆洗浄では、透過水が膜に送り返され、孔を通って供給チャネルに流れ、内部および外部の汚染物質を除去します。
• 空気逆洗では、膜の透過側で加圧空気が蓄積し、非常に短時間でかなりの圧力が解放されます。したがって、膜モジュールは、通気システムに接続された加圧容器内に設置する必要があります。通常、空気は膜を通過しません。通過すると、空気によって膜が乾燥し、膜の供給側を加圧して再湿潤ステップを実行する必要があります。
• ナルコ社の膜性能向上技術などの独自の防汚製品。^[20]

さらに、一般的なスケジュールでは、さまざまなタイプと強度の化学洗浄が推奨される場合もあります。

• 化学的に強化された逆洗（毎日）
• より高い化学薬品濃度によるメンテナンス洗浄（毎週）
• 徹底的な化学洗浄（年に1～2回）。

膜間圧力の上昇によりそれ以上の濾過が維持できない場合には、徹底的な洗浄を行うこともあります。膜分離活性汚泥法のサプライヤー4社（クボタ、エボクア、三菱、GEウォーター）はそれぞれ独自の化学洗浄レシピを持っています。これらは主に濃度と方法が異なります（表1を参照）。通常の状況では、一般的な洗浄剤はNaOCl（次亜塩素酸ナトリウム）とクエン酸です。膜分離活性汚泥法のサプライヤーは、個々の施設に合わせて化学洗浄の特定のプロトコル（つまり、化学濃度と洗浄頻度）を採用するのが一般的です。^[9]

膜分離活性汚泥法では微生物の数が多いため、汚染物質の吸収率を高めることができます。これにより、一定時間内での分解が改善され、必要な反応器容積が小さくなります。従来の活性汚泥法では一般的に95%の除去率ですが、膜分離活性汚泥法では除去率を96～99%まで高めることができます（表を参照、^[21]）。化学的酸素要求量（COD）と生物学的酸素要求量（BOD5）の除去率は、混合液浮遊物質濃度とともに増加することが分かっています。15 g/Lを超えると、COD除去率は96%を超えるとバイオマス濃度にほとんど依存しなくなります。[ ^{22]ただし、高粘度と}非ニュートン粘性効果により酸素移動が妨げられないように、浮遊物質濃度を過度に高くすることは避けてください。基質へのアクセスが容易なため、反応速度も異なる場合があります。一般的な活性汚泥法では、フロックの大きさが数百μmに達することがあります。これは、基質が拡散によってのみ活性部位に到達できることを意味し、これがさらなる抵抗を引き起こし、全体的な反応速度を制限する（拡散制御）。膜分離活性汚泥法における流体力学的ストレスはフロックのサイズを縮小し（サイドストリーム構成では3.5μmまで）、それによって有効反応速度を増加させる。従来の活性汚泥法と同様に、固形物滞留時間またはバイオマス濃度が高いと汚泥収率は減少する。汚泥負荷率が0.01kgCOD/(kgMLSS d)では、汚泥はほとんどまたは全く生成されない。^[23]バイオマス濃度制限が課せられているため、このような低負荷率は、従来の活性汚泥法では巨大なタンクサイズまたは長い流体力学的滞留時間をもたらす。

栄養素の除去は、特に富栄養化の影響を受けやすい地域では、現代の廃水処理における主要な懸念事項の 1 つです。窒素(N) は廃水中に存在する汚染物質であり、さまざまな理由で除去する必要があります。窒素は、表層水の溶存酸素を減少させ、水生生態系に有毒であり、公衆衛生にリスクをもたらし、リン(P)とともに藻類などの光合成生物の過剰な増殖を引き起こします。これらすべての要因により、窒素の削減は廃水処理の焦点となっています。廃水中では、窒素はさまざまな形で存在する可能性があります。従来の活性汚泥法と同様に、現在、都市廃水から窒素を除去するために最も広く適用されている技術は、硝化細菌と通性生物の関与によって行われる硝化と脱窒を組み合わせたものです。リンの沈殿に加えて、追加の嫌気性処理ステップを必要とする強化された生物学的リン除去を実施できます。膜バイオリアクター技術のいくつかの特性により、脱窒後の処理と組み合わせた生物学的リン除去の強化は、非常に低い栄養塩排出濃度を達成する魅力的な代替手段となります。^[22] このため、膜バイオリアクターは固形物の保持を改善し、より優れた生物処理を提供し、成長の遅い微生物、特に硝化微生物の発達を促進し、窒素（硝化）の除去に特に効果的になります。

嫌気性膜バイオリアクター（略して AnMBR とも呼ばれる）は、1980 年代に南アフリカで導入されました。しかし、嫌気性プロセスは通常、低コストの処理が必要で、エネルギー回収は可能だが高度な処理（低炭素除去、栄養分の除去なし）は実現できない場合に使用されます。対照的に、膜ベースの技術は高度な処理（消毒）を可能にしますが、エネルギーコストは高くなります。したがって、両者の組み合わせは、エネルギー回収のためのコンパクトなプロセスが望ましい場合、または嫌気性処理後に消毒が必要な場合（栄養分を含む水の再利用の場合）にのみ、経済的に実行可能です。最大限のエネルギー回収が望ましい場合、単独の嫌気性プロセスは、膜プロセスとの組み合わせよりも常に優れています。

最近、嫌気性膜分離活性汚泥法は、ある種の産業廃水（典型的には高濃度廃棄物）の処理に本格的に応用され、成功を収めています。例としては、日本におけるアルコール蒸留廃水の処理^[24]や、米国におけるサラダドレッシング/バーベキューソース廃水の処理などがあります。^[25]

他のリアクターと同様に、膜バイオリアクター内の流体力学(または混合) は、システム内の汚染物質の除去と汚れの制御を決定する上で重要な役割を果たします。これはエネルギー使用量とサイズ要件に大きな影響を与えるため、膜バイオリアクターの寿命全体のコストは高くなります。

汚染物質の除去は、流体要素が膜バイオリアクター内で過ごす時間の長さ（つまり、滞留時間分布）に大きく影響されます。滞留時間分布は、システム内の混合の流体力学を記述したもので、リアクターの設計（サイズ、入口/リサイクル流量、壁/バッフル/ミキサー/エアレーターの位置、混合エネルギー入力など）によって決まります。混合の影響の一例として、連続撹拌タンクリアクターでは、プラグフローリアクターほどリアクターの単位容積あたりの汚染物質変換率が高くありません。

前述のように、汚れの抑制は主に粗い泡の通気によって行われます。膜の周囲の泡の分布、ケーキ除去のための膜表面のせん断、泡のサイズは、システムの流体力学によって大きく左右されます。システム内の混合も、汚れの生成に影響する可能性があります。たとえば、完全に混合されていない容器 (プラグフローリアクターなど) は、衝撃荷重の影響を受けやすく、細胞溶解や可溶性微生物産物の放出を引き起こす可能性があります。

廃水処理プロセスの流体力学、ひいては膜バイオリアクターには多くの要因が影響します。これらの要因は、物理的特性 (例: 混合物のレオロジー、ガス/液体/固体の密度など) から流体境界条件(例: 入口/出口/リサイクル流量、バッフル/ミキサーの位置など) まで多岐にわたります。ただし、膜バイオリアクターに固有の要因もあり、これには濾過タンクの設計 (例: 膜の種類、膜に起因する複数の出口、膜の充填密度、膜の方向など) とその操作 (例: 膜の緩和、膜のバックフラッシュなど) が含まれます。

膜バイオリアクターに適用される混合モデリングおよび設計技術は、従来の活性汚泥システムに使用されるものと非常によく似ています。これらには、比較的迅速で簡単なコンパートメントモデリング技術が含まれます。この技術は、プロセス (リアクターなど) またはプロセスユニット (膜ろ過容器など) の滞留時間分布のみを導き出し、各サブユニットの混合特性に関する大まかな仮定に依存します。一方、計算流体力学モデリングは、混合特性に関する大まかな仮定に依存せず、代わりに基礎レベルから流体力学を予測しようとします。これは、あらゆる規模の流体の流れに適用でき、滞留時間分布から膜表面のせん断プロファイルに至るまで、プロセスにおける混合に関する多くの情報を明らかにすることができます。このようなモデリング結果を視覚化したものが、画像に示されています。

膜分離バイオリアクターの流体力学に関する研究は、膜表面のせん断応力の調査から完全な膜分離バイオリアクターの滞留時間分布の解析まで、さまざまな規模で行われてきました。Cui et al. (2003) ^{[17] は、管状膜を通るテイラー気泡[27] [28] [29] [30]}の動きについて調査しました。Khosravi, M. (2007) ^{[31] は、} CFD と速度測定を使用して膜ろ過容器全体を調査しました。Brannock et al. (2007) ^{[32] は、}トレーサー研究実験と RTD 解析を使用して MBR システム全体を調査しました。

膜バイオリアクターの利点のいくつかは以下の通りである。^[33]

• 高品質の排水: 膜の細孔が小さいため、排水は透明で病原菌が含まれていません。
• 固形物保持時間と水力学的保持時間の独立制御: すべての生物学的固形物はバイオリアクター内に含まれているため、固形物保持時間は水力学的保持時間とは独立して制御できます。
• 小さな設置面積: 膜ろ過により、小さな容積に高いバイオマス濃度が含まれます。
• 負荷変動に対する堅牢性: 膜バイオリアクターは、広範囲の動作条件で動作できます。
• コンパクトなプロセス: 従来の活性汚泥プロセスと比較して、膜分離活性汚泥法はよりコンパクトです。

膜バイオリアクターの市場は、自治体や産業ユーザーなどのエンドユーザーの種類と、ヨーロッパ、中東、アフリカ（EMEA）、アジア太平洋（APAC）、アメリカなどのエンドユーザーの地域に基づいてセグメント化されています。^[34]

これに関連して、2016年には、いくつかの調査やレポートによると、APAC地域が市場シェアでトップに立ち、41.90％を占めました。一方、EMEA地域の市場シェアは約31.34％で、南北アメリカは市場の26.67％を占めています。^[34]

アジア太平洋地域は最大の膜分離活性汚泥市場を有しています。インド、中国、インドネシア、フィリピンなどの発展途上国は、この市場地域の成長に大きく貢献しています。アジア太平洋地域は、世界で最も災害が発生しやすい地域の一つと考えられています。2013年には、この地域で数千人が水関連の災害で亡くなり、世界の水関連の死者の9割を占めました。さらに、この地域の公共水道システムは、米国、カナダ、ヨーロッパ諸国などの他の国と比較すると、それほど発達していません。^[34]

EMEA地域の膜バイオリアクター市場は安定した成長を遂げています。サウジアラビア、UAE、クウェート、アルジェリア、トルコ、スペインなどの国々がその成長率に大きく貢献しています。清潔で新鮮な水の不足は、効率的な水処理技術の需要増加の主な要因です。この点で、水処理と安全な飲料水に関する意識の高まりも成長を牽引しています。^[34]

最終的に、アメリカ大陸地域は、米国、カナダ、アンティグア、アルゼンチン、ブラジル、チリなどの国々からの大きな需要を目の当たりにしてきました。膜分離活性汚泥法市場は、廃水の安全な排出に対する厳格な規制の施行により成長しました。この新興技術に対する需要は、主に製薬、食品・飲料、自動車、化学業界から来ています。^[34]

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