膜生物反应器是膜技术和污水生物处理技术有机结合产生的废水处理新工艺，是污水资源化利用的一种重要手段。其运行原理是利用膜生物反应器内大量的微生物有效地降解污水中的各种有机物，使水质得到净化，并通过膜分离装置代替传统工艺中的二沉池，提高固液分离效率，从而得到优质的出水。基本解决了传统的活性污泥法存在的污泥膨胀、污泥浓度低等因素造成的出水水质达不到中水会用要求的问题。
MBR由于采用了膜分离技术与生物反应器相结合的方式，有机物的zui终去除仍然是通过微生物细胞的新陈代谢作用，但是MBR强化了这一生物处理作用，其具有其他生物处理工艺*的明显优势，主要有以下几点：
- 能够高效地进行固液分离，分离效果远好于传统沉淀池，出水水质好，出水悬浮物和浊度接近于零，可以直接回用；
- 膜的高效截留作用，实现了反应器内水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的*分离，使得运行更加灵活稳定；
- 反应器内污泥浓度高，耐冲击负荷；
- MBR有利于增殖缓慢的微生物的截留、生长和繁殖，使硝化效率得以提高，通过运行方式的改变也可以具有脱氮和除磷的功能；
- 污泥龄可随意控制，膜分离是污水中的大分子难降解成分在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，大大提高了难降解有机物的降解效果，反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄的条件下运行，可实现基本物剩余污泥排放；
- 膜截留大部分的细菌、病毒，具有一定的消毒能力；
- 实现PLC全程自动化控制，占地面积小。
在生活污水方面，MBR主要涉及城市污水、楼寓污水、公厕污水、污水厂升级改造以及其他要求回用的污水场合。
MBR作为一种强化的生物处理工艺，在工业废水方面也得到了广泛的应用，目前好氧MBR工艺已成功应用于医药废水、纺织废水、化妆品废水、食品废水、餐饮废水、屠宰废水、光伏废水等行业。膜的截留作用，延长了能够降解难降解有机物的微生物在反应器中的停留时间及提高了微生物可用于降解难降解有机物的微生物和酶的含量，有利于提高微生物对污染物的降解能力。
在工程应用方面，MBR的脱氮效率也具有一定的优势。由于膜可以有效截留细菌，避免污泥的流失，因此可以是生长缓慢的硝化细菌在zui短的时间内获得zui大的增殖，并维持较高的浓度，为氨氮的顺利硝化提供必要的条件。另外，MBR中过高的污泥浓度易于是污泥絮体形成表面好氧、内部缺氧的状态，可以在同一反应器中实现硝化和反硝化。采用硝化-反硝化工艺与膜分离技术相结合，是系统的总氮去除率达到了85%以上。
目前，MBR技术应用的膜组件构型主要有平板膜和中空纤维膜。与各种膜组件相比，中空纤维膜组件装填密度大，操作压力和跨膜压差大，膜成本低，膜丝易断裂，有曝气死区，自控较复杂；平板膜膜通量大，水力阻力小和跨膜压差小，水力条件易控制，不易污染，清洗方便，填装密度小。
由于外界环境的影响，MBR工艺在国内并没有得到广泛的推广，主要由于国产膜组，使用寿命短，市场混乱；进口膜组价格昂贵，投资成本高。近年来，一些新开发的适用于废水处理的新颖膜元件在国外市场上得到了广泛的应用，如日本久保田公司开发的MBR平板膜，膜板固定在由玻璃纤维增强的塑料框架上，板间距7mm，膜采用C-PVC材质，这种膜特点是在使用过程中易清洗、能够承受交错流剧烈冲击，受用寿命长，通长膜的使用寿命是中空纤维膜的3倍以上。此外，平板结构采用PET无纺布做支撑层，工作时膜受力均匀，易于在膜表面形成动态膜，比中空纤维膜耐污染，化学清洗频率低，易维护，只需在线清洗，膜通量恢复率高等。目前该技术已在国内生产和推广应用。
