MBR膜生物反应器是利用膜的选择透过性实现曝气池的生物富集，使得生物处理效率大幅度提高，生物处理后的污水经过膜分离后得到更洁净的出水。他是保护水环境，实现污水资源化得一项重要技术。
膜生物反应器(MBR)工作原理是：首先通过高浓度活性污泥来去除水中可生物降解的有机污染物及氨氮等其他污染物，然后采用膜将净化后的水和活性污泥进行固液分离。
MBR膜生物反应器能够使系统内能够维持较高的微生物浓度，由于膜的截流作用，使得生物相中的生物浓度很高，可以达到10000mg/l以上，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时也使整个装置对进水负荷（水质及水量）的各种变化具有很强的抗冲击负荷的能力，能够稳定获得优质的出水水质。由于生物处理后的泥水分离采用的是膜分离技术，因此不必担心传统生物技术出现的丝状菌繁殖、污泥上浮、流失等问题。
传统污水处理工艺与膜生物反应器(MBR)对比表：
传统污水处理工艺 | 膜生物反应器(MBR) |
低MLSS（3～5mg/l） | 高MLSS（10～20mg/l） |
污泥泥龄短，不宜控制 | 污泥泥龄长且完全于控制 |
只能培育繁殖速率快的细菌 | 各种适生菌群都可以发育壮大 |
只能保有能够形成菌胶团的细菌 | 特异性细菌可以很好的发育 |
占地面积大 | 占地面积小，只有传统工艺的1/3～1/5 |
污泥产量大 | 污泥产量小 |
出水水质不够稳定，基本能够达标排放，水质达不到回用要求，需要深度处理。 | 抗冲击负荷能力强，出水水质好而稳定，高品质出水，可达到回用要求。 |