膜生物反應器（Membrane Bioreactor）是高效膜分離技術(shù)與污水生物處理工藝相結合而開(kāi)發(fā)的新型生物化學(xué)系統。它以高效膜分離代替傳統生物處理中的二沉池，以實(shí)現更好的處理效果。膜生物反應器是膜與生物結合的產(chǎn)物，以實(shí)現微生物發(fā)酵，動(dòng)植物細胞培養和生物催化轉化等。通常在常溫和常壓下進(jìn)行生化反應，可使產(chǎn)物或副產(chǎn)物從反應區連續的分離出來(lái)，打破反應的平衡，從而可大大提高反應轉化率，增加產(chǎn)率或處理能力，過(guò)程能耗低、效率高。

膜生物反應器主要由膜分離組件及生物反應器兩部分組成。通常提到的膜生物反應器實(shí)際上是三類(lèi)反應器的總稱(chēng)：①曝氣膜生物反應器（Aeration Membrane Bioreactor，AMBR）；②萃取膜生物反應器（Extractive Membrane Bioreactor， EMBR）；③固液分離型膜生物反應器（Solid／Liquid Separation Membrane Bioreactor，SLSMBR，MBR）。

（1）曝氣膜生物反應器

曝氣膜生物反應器最早見(jiàn)于Cote．P等1988年報道，采用透氣性致密膜（如硅橡膠膜）或微孔膜（如疏水性聚合膜），以板式或中空纖維式組件，在保持氣體分壓低于泡點(diǎn)（BubblePoint）情況下，可實(shí)現向生物反應器的無(wú)泡曝氣。該工藝的特點(diǎn)是提高了接觸時(shí)間和傳氧效率，有利于曝氣工藝的控制，不受傳統曝氣中氣泡大小和停留時(shí)間等因素的影響。

（2）萃取膜生物反應器

萃取膜生物反應器又稱(chēng)為EMBR （Extractive Membrane Bioreactor）。因為高酸堿度或對生物有毒物質(zhì)的存在，某些工業(yè)廢水不宜采用與微生物直接接觸的方法處理；當廢水中含揮發(fā)性有毒物質(zhì)時(shí)，若采用傳統的好氧生物處理過(guò)程，污染物容易隨曝氣氣流揮發(fā)，發(fā)生氣提現象，不僅處理效果很不穩定，還會(huì )造成大氣污染。為了解決這些技術(shù)難題，英國學(xué)者Livingston 研究開(kāi)發(fā)了EMBR。廢水與活性污泥被膜分隔開(kāi)來(lái)，廢水在膜內流動(dòng)，而含某種專(zhuān)性細菌的活性污泥在膜外流動(dòng)，廢水與微生物不直接接觸，有機污染物可以選擇性透過(guò)膜被另一側的微生物降解。由于萃取膜兩側的生物反應器元和廢水循環(huán)單元是各自獨立，各單元水流相互影響不大，生物反應器中營(yíng)養物質(zhì)和微生物生存條件不受廢水水質(zhì)的影響，使水處理效果穩定。系統的運行條件如HRT和SRT可分別控制在最優(yōu)的范圍，維持最大的污染物降解速率。

（3）固液分離型膜生物反應器

固液分離型膜生物反應器是在水處理領(lǐng)域中研究得最為廣泛深入的一類(lèi)膜生物反應器，是一種用膜分離過(guò)程取代傳統活性污泥中二次沉淀池的水處理技術(shù)。在傳統的廢水生物處理技術(shù)中，泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的，其分離效率依賴(lài)于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高。而污泥的沉降性取決于曝氣池的運行狀況，改善污泥沉降性必須嚴格控制曝氣池的操作條件，這限制了該方法的適用范圍。由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在1.5～3.5g／L左右，從而限制了生化反應速率。水力停留時(shí)間（HRT）與污泥齡（SRT）相互依賴(lài)，提高容積負荷與降低污泥負荷往往形成矛盾。系統在運行過(guò)程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥，其處置費用占污水處理廠(chǎng)運行費用的25％～40％。傳統活性污泥處理系統還容易出現污泥膨脹現象，出水中含有懸浮固體，出水水質(zhì)惡化。針對上述問(wèn)題，MBR將分離工程中的膜分離技術(shù)與傳統廢水生物處理技術(shù)有機結合，大大提高了固液分離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌（特別是優(yōu)勢菌群）的出現，提高了生化反應速率。同時(shí)，通過(guò)降低F／M 比減少剩余污泥產(chǎn)生量（甚至為零），從而基本解決了傳統活性污泥法存在的許多突出問(wèn)題。根據膜組件和生物反應器的組合方式，固液分離型膜生物反應器可將膜生物反應器分為分置式、一體式以及復合式三種基本類(lèi)型。