在污水处理，水资源再利用领域，MBR又称膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor），是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。按照膜的结构可分为平板膜、管状膜和中空纤维膜等，按膜孔径可划分为超滤膜、微滤膜、纳滤膜、反渗透膜等。
工艺组成
膜--生物反应器主要由膜分离组件及生物反应器两部分组成。通常提到的膜--生物反应器实际上是三类反应器的总称：
① 曝气膜--生物反应器(Aeration Membrane Bioreactor, AMBR) ；
② 萃取膜--生物反应器（ExtractiveMembrane Bioreactor, EMBR）；
③ 固液分离型膜--生物反应器（Solid/Liquid SeparationMembrane Bioreactor, SLSMBR, 简称 MBR）。
曝气膜
曝气膜--生物反应器（AMBR）最早见于Cote.P 等1988年报道，采用透气性致密膜（如硅橡胶膜）或微孔膜（如疏水性聚合膜），以板式或中空纤维式组件，在保持气体分压低于泡点（ Bubble Point）情况下，可实现向生物反应器无泡曝气。该工艺的特点是提高了接触时间和传氧效率，有利于曝气工艺的合理控制，不受传统曝气中气泡大小和停留时间的因素的影响。
萃取膜
萃取膜--生物反应器，又称为EMBR（Extractive Membrane Bioreactor）。因为高酸碱度或对生物有毒物质的存在，某些工业废水不宜采用与微生物直接接触的方法处理；当废水中含挥发性有毒物质时，若采用传统好氧生物处理过程，污染物容易随曝气气流挥发，发生气提现象，不仅处理效果很不稳定，还会造成大气污染。
为了解决这些技术难题，英国学者Livingston研究开发了EMBR。废水与活性污泥被膜隔开来，废水在膜内流动，而含某种专性细菌的活性污泥在膜外流动，废水与微生物不直接接触，有机污染物可以通过选择性透过膜被另一侧的微生物降解。由于萃取膜两侧的生物反应器单元和废水循环单元是各自独立，各单元水流相互影响不大，生物反应器中营养物质和微生物生存条件不受废水水质的影响，使水处理效果稳定。系统的运行条件如HRT和SRT可分别控制在最优的范围，维持最大的污染物降解速率。
固液分离型膜
固液分离型膜--生物反应器是在水处理领域中研究得最为广泛深入的一类膜--生物反应器，是一种用膜分离过程取代传统活性污泥法中二次沉淀池的水处理技术。
在传统的废水生物处理技术中，泥水分离是在二沉池中靠重力作用完成的，其分离效率依赖于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分离效率越高。而污泥的沉降性取决于曝气池的运行状况，改善污泥沉降性必须严格控制曝气池的操作条件，这限制了该方法的适用范围。由于二沉池固液分离的要求，曝气池的污泥不能维持较高浓度，一般在 1.5~3.5g/L左右，从而限制了生化反应速率。水力停留时间（HRT）与污泥龄（SRT）相互依赖，提高容积负荷与降低污泥负荷往往形成矛盾。系统在运行过程中还产生了大量的剩余污泥，其处置费用占污水处理厂运行费用的25% ～40% 。传统活性污泥处理系统还容易出现污泥膨胀现象，出水中含有悬浮固体，出水水质恶化。
针对上述问题，MBR将分离工程中的膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合，大大提高了固液分离效率；并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌（特别是优势菌群）的出现，提高了生化反应速率；同时，通过降低F/M比减少剩余污泥产生量（甚至为0），从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。
工艺的优点
1、水力停留时间与泥龄分离MBR工艺的优点：
膜技术可以全部截留水中的微生物，实现了水力停留时间和污泥龄的分离，使运行控制更加灵活，使延长污泥龄成为可能，这有利于增殖缓慢的硝化细菌的生长和繁殖，脱氮效率得到很大提高。同时由于系统具有很长的泥龄，故产生的剩余污泥量很小。
2.出水水质高于传统生化工艺
膜技术不但可以截留水中的微生物，还可以截留部分大分子的难溶性污染物，延长污染物在反应器内的停留时间，增加难降解污染物的去除率，同时由于泥龄长，脱氮效果好，加上出水基本不含SS，所以MBR的出水水质要好于传统工艺。
3.耐冲击性能强
MBR污泥负荷一般0.1~0.2kgCOD/(kgVSS·d)左右，而体积负荷可达数千克左右。
4.可有效降低污染物浓度
MBR作为一种生化处理工艺，可以将有机物转化为二氧化碳和水，氮污染物转化为氮气，还可以降低原水电导率，这使得后续的膜处理工艺负荷大大减轻，延长了膜寿命，增加了产水率，降低了浓缩液浓度。
5.占地面积小
由于膜系统的高截留率，使得反应器内可以保持高浓度的污泥浓度，通常是传统活性污泥法的3－5倍，高污泥浓度使得反应器容积较传统工艺小很多，加上高效率的深水供氧形式，生化部分占地面积要远小于传统工艺。
6、该工艺剩余污泥产量低，降低了污泥处理费用。
7、操作管理方便，易于实现自动控制
工艺的缺点
1.膜造价高，使膜 - 生物反应器的基建投资高于传统污水处理工艺
2.膜污染容易出现，给操作管理带来不便
3.能耗高
首先 MBR 泥水分离过程必须保持一定的膜驱动压力，其次是 MBR 池中 MLSS 浓度非常高，要保持足够的传氧速率，必须加大曝气强度，还有为了加大膜通量、减轻膜污染，必须增大流速，冲刷膜表面，造成 MBR 的能耗要比传统的生物处理工艺高。
4.影响因素多
由于膜通量的提高、膜寿命的延长会大幅度降低MBR的运行费用，因此，在保证出水水质的前提下，膜通量应尽可能大，这样可减少膜的使用面积，降低基建费用与运行费用。因此控制膜污染，保持较高的膜通量，是MBR研究的重要内容。而膜通量与膜材料、操作方式、水力条件等因素密切相关。
