近年来，北卡罗莱纳Outer Banks地区住宅和商业的发展强劲，对污水处理厂产生不小的压力。当地的Monteray Shores污水处理厂（Monteray Shores wastewater treatment plant -WWTP）的设计最大容量是每天18万加仑，设计上仅具有降低生化需氧量（BOD）和减少悬浮物(TSS)的功能，没有脱磷脱氮的能力。
此外，污水处理厂进水流量波动显著，与季节变化有明显关系。在夏季的几个月份，因为有大量游客涌入这一地区而导致进水流量大幅上升;而在冬季的月份则相反，进水流量大幅下降。现有水处理厂的处理能力限制了该地区的经济增长和发展。因为对污水处理厂处理量的额外需求非常强烈，北卡罗来纳水服务公司被赋予合同，要提高水厂容量到原有容量的3倍左右，达到每天52万加仑。
水处理厂概况
原先的Monteray Shores污水处理厂包括两个并行运行的延时曝气设施，在Outer Banks地区繁忙的度假季节—从五月到十月份，该水处理厂难以满足水处理量的要求。此外，开发商因为计划在Outer Bank地区增加开发项目，也都在等待一个有效的污水处理能力，从而可以建设新的物业。
2006年，提高水厂容量， 实现总氮小于4毫克/ L的硝化反硝化，以及将磷去除至低于2毫克/ L的工艺设计出台了。设计的选择受到场地小的限制。现场空间有限，一边是公寓大楼，另一是零售商店。此外，还需要一块足够的土地作为排放水的渗透盆地，这是北卡罗莱纳环境与自然资源部所要求的污水排放方法。
该厂的工程师通过各种评估，决定采用膜生物反应器（MBR）技术来升级，这是满足工厂的所有要求的最佳选择。该技术允许水厂利用大部份现有的基础设施，可分阶段施工，在低进水流量的淡季里，一部分水厂进行施工改造，另一部分的水厂照常运行就可以满足淡季处理水量的需求。
处理工艺方案
现有的延时曝气设施被转换为一个四阶段生物处理设施。每个延迟曝气池转化为厌氧，初级缺氧，爆气和二级缺氧区。剩余的池荣用于污泥存储和消化。由于该污水厂有两个相对独立的处理系统，这就允许改造一个系统时，另一个系统照常运行。一旦这一边改造完成，就可以投入在线运行，对另一边进行改造。
在改换升级现有的污水处理厂之前，先建造了一项包括转鼓筛滤和除砂的初级处理设施滤膜槽等。转鼓筛有2毫米的孔口，用于防止可能损坏滤膜的颗粒杂物进入模室。每个滤膜槽装有五个膜反应器模块，并留有增加第六个模块的空间以应付未来的容量需要。该膜模块是平板式的，平均孔径为0.08微米。
每个滤膜槽有一个专用膜渗透泵，冲刷曝气风机和回流活性污泥泵。这个设计对处理量的变化提供灵活的适应性能 。这种灵活性是至关重要的，因为水厂进水流量可以从夏季的每天52万加仑下降到冬季每天5万加仑。
成功扩容
总体而言，水厂使用膜生物反应器进行扩建是成功的，达到了规划阶段所提出的所有目标。扩建设计把现有的反应池，污泥消化池和均衡池也利用起来，显著地节约成本。水厂扩建分两个阶段进行，实现了现有工厂运行零中断。此次升级增加了水厂的水处理容量，达到每天52万加仑，同时能适应未来更严格的污水处理要求和客户的水处理要求。
