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MBR膜生物反应器是结合膜分离技术与生物处理法的高效技术工艺，可有效地进行泥水分离，而且具有传统污水处理工艺不可比拟的优点：
由于取消了二沉池及将污泥浓度提高了2～5倍，减小了占地面积。
出水水质好，可直接回用。出水中SS标准低于检测限；耐热大肠杆菌被完全除去，噬菌体数量比传统工艺出水低100～1000倍；对于重金属的去除十分明显(尤其是Cu、Hg、Pb、Zn等)，但其去除率取决于金属离子与污泥吸附的程度；有毒的微污染物(如杀虫剂、多环芳烃等)几乎全部吸附在污泥上，因此可与SS同时被去除。
生物处理单元中污泥浓度高、泥龄长，对有机物的去除率高。
对于氮、磷污染物有较高的去除率，出水可满足TP＜0.15mg/L、TN＜2.2mg/L的环境容忍限度(Maximum Tolerable Risk，MTR)。
污泥产量少，降低了对剩余污泥处置的费用，但MBR污泥的絮体较小且粘度较高。也有试验发现，MBR污泥的浓缩性能和脱水性能与传统工艺产生的污泥并无大的差异。
荷兰的Bentem等人在进行处理能力为10m3/h的MBR中试研究时，对4种不同的格栅进行了对比试验，栅孔的尺寸为0.25～0.75mm。试验发现，对原水进行预处理后，原水中的SS可去除30%～60%，这样可以改变原水成分，从而改善后续工艺的处理效果，减轻膜污染，减小剩余污泥产量并改善污泥性状。随着SS的去除，COD也有10%～15%的去除。通过中试，Bentem等人认为在使用MBR处理 污水 时，采用格栅进行预处理是非常必要的。
膜污染与清洗
膜工艺的一大缺点是膜在运行一段时间以后会因为膜受到污染而导致膜通量的降低，如何减缓膜污染进程从而维持膜通量是应用膜工艺时所面临的一大挑战。
荷兰研究者在试验中发现，导致膜污染的最重要因素是滤饼层的形成，而原水中的杂质、污泥的性质、MBR的水力学特性以及膜清洗等因素都会影响滤饼层的形成及性质。
在已经出现了较厚的滤饼层后，可通过下列方法加以去除：
保持MBR中流体的高度紊动，但注意不要使污泥絮体破碎，否则会影响膜的透水性；
采用变强度曝气可使污泥层破碎，高错流速度有助于控制滤饼层；
水力反洗可有效去除滤饼层，但只在反洗频率高时才有效；
在用于处理 污水 的MBR中通常都维持较高的MLSS(8～12g/L)浓度，这易导致氧传递率的降低，从而使运行能耗变大。传递层特性、气泡大小和气泡在混合液中的平均停留时间都会影响到氧传递率，而后两项与混合液的粘性关系密切，MBR中混合和曝气的效果以及污泥浓度都会影响混合液的粘性。活性污泥中EPS的生成会增加混合液的粘性，并且使活性污泥的憎水性增强。活性污泥中丝状菌的生长导致污泥膨胀从而使混合液粘性增加，此外丝状菌的新陈代谢还会产生憎水物质，其中可溶性微生物代谢产物(Soluble Microbial Products，SMP)还会导致膜的污染。
要保持较高的氧传递率和降低能耗应从两方面出发：
一是合理选择曝气及混合装置，使混合液有较高的紊动；
二是调节运行参数，使生物相保持良好的生长状态。
污泥浓度的控制
由于MBR可彻底地将污泥与出水分离，从而保证了优良的出水水质与较高的污泥浓度。因污泥浓度较高，而原水性质与传统工艺相比不会有太大的差异，从而使得MBR中的F/M较低。
Renze van Houten等人认为较低的F/M，一方面可以使产生的剩余污泥量减少而降低了处置剩余污泥的费用，但另一方面使得污泥龄变长。较长的污泥龄有利于世代期较长的细菌生长(如硝化菌)，但过长的污泥龄会使微生物产生出SMP。若大分子的SMP被截留在MBR中一方面会污染膜，另一方面SMP会吸附在气—水两相的界面上导致氧传递率的降低，而小分子的SMP则会穿过膜进入出水，导致出水水质变差。
低F/M还会使MBR中产生EPS，使混合液的粘度升高，从而导致污泥的脱水性能变差，膜过滤阻力变大。
由于取消了二沉池及将污泥浓度提高了2～5倍，减小了占地面积。
出水水质好，可直接回用。出水中SS标准低于检测限；耐热大肠杆菌被完全除去，噬菌体数量比传统工艺出水低100～1000倍；对于重金属的去除十分明显(尤其是Cu、Hg、Pb、Zn等)，但其去除率取决于金属离子与污泥吸附的程度；有毒的微污染物(如杀虫剂、多环芳烃等)几乎全部吸附在污泥上，因此可与SS同时被去除。
生物处理单元中污泥浓度高、泥龄长，对有机物的去除率高。
对于氮、磷污染物有较高的去除率，出水可满足TP＜0.15mg/L、TN＜2.2mg/L的环境容忍限度(Maximum Tolerable Risk，MTR)。
污泥产量少，降低了对剩余污泥处置的费用，但MBR污泥的絮体较小且粘度较高。也有试验发现，MBR污泥的浓缩性能和脱水性能与传统工艺产生的污泥并无大的差异。
MBR在显示出许多传统工艺无法比拟的优点时，也暴露出一些尚需改进的地方，这是研究人员关注的焦点。
荷兰的Bentem等人在进行处理能力为10m3/h的MBR中试研究时，对4种不同的格栅进行了对比试验，栅孔的尺寸为0.25～0.75mm。试验发现，对原水进行预处理后，原水中的SS可去除30%～60%，这样可以改变原水成分，从而改善后续工艺的处理效果，减轻膜污染，减小剩余污泥产量并改善污泥性状。随着SS的去除，COD也有10%～15%的去除。通过中试，Bentem等人认为在使用MBR处理 污水 时，采用格栅进行预处理是非常必要的。
膜污染与清洗
膜工艺的一大缺点是膜在运行一段时间以后会因为膜受到污染而导致膜通量的降低，如何减缓膜污染进程从而维持膜通量是应用膜工艺时所面临的一大挑战。
荷兰研究者在试验中发现，导致膜污染的最重要因素是滤饼层的形成，而原水中的杂质、污泥的性质、MBR的水力学特性以及膜清洗等因素都会影响滤饼层的形成及性质。
在已经出现了较厚的滤饼层后，可通过下列方法加以去除：
保持MBR中流体的高度紊动，但注意不要使污泥絮体破碎，否则会影响膜的透水性；
采用变强度曝气可使污泥层破碎，高错流速度有助于控制滤饼层；
水力反洗可有效去除滤饼层，但只在反洗频率高时才有效；
用间歇出水方式可有效控制滤饼层的形成。
在用于处理 污水 的MBR中通常都维持较高的MLSS(8～12g/L)浓度，这易导致氧传递率的降低，从而使运行能耗变大。传递层特性、气泡大小和气泡在混合液中的平均停留时间都会影响到氧传递率，而后两项与混合液的粘性关系密切，MBR中混合和曝气的效果以及污泥浓度都会影响混合液的粘性。活性污泥中EPS的生成会增加混合液的粘性，并且使活性污泥的憎水性增强。活性污泥中丝状菌的生长导致污泥膨胀从而使混合液粘性增加，此外丝状菌的新陈代谢还会产生憎水物质，其中可溶性微生物代谢产物(Soluble Microbial Products，SMP)还会导致膜的污染。
要保持较高的氧传递率和降低能耗应从两方面出发：
一是合理选择曝气及混合装置，使混合液有较高的紊动；
二是调节运行参数，使生物相保持良好的生长状态。
污泥浓度的控制
由于MBR可彻底地将污泥与出水分离，从而保证了优良的出水水质与较高的污泥浓度。因污泥浓度较高，而原水性质与传统工艺相比不会有太大的差异，从而使得MBR中的F/M较低。
Renze van Houten等人认为较低的F/M，一方面可以使产生的剩余污泥量减少而降低了处置剩余污泥的费用，但另一方面使得污泥龄变长。较长的污泥龄有利于世代期较长的细菌生长(如硝化菌)，但过长的污泥龄会使微生物产生出SMP。若大分子的SMP被截留在MBR中一方面会污染膜，另一方面SMP会吸附在气—水两相的界面上导致氧传递率的降低，而小分子的SMP则会穿过膜进入出水，导致出水水质变差。
低F/M还会使MBR中产生EPS，使混合液的粘度升高，从而导致污泥的脱水性能变差，膜过滤阻力变大。
所以，虽然较高的污泥浓度能有效减小MBR的体积，但过高的污泥浓度对于MBR正常运行是不利的，在运行MBR时应控制适当的污泥浓度。
在水资源日益紧张、水污染日趋严重的今天，MBR中水回用具有巨大的社会、环境和经济效益。可实现城市污水处理的资源化，经过MBR中水回用处理 以后完全可用于绿化、冲洗以及景观水补给。
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