膜生物反应器（MBR, Membrane Bioreactor）是利用膜分离单元取代了传统污水处理中的二沉池，通过膜的过滤作用将污泥与处理后的水分离。通过过滤后的水中，细菌和病毒被大大削减，简单消毒后可以直接达到再生水回用的水质要求。在再生水回用技术当中，MBR因其出水水质好、占地面积小、剩余污泥产量少、运行管理方便等优点，成为研究和应用的热点。与其他再生水回用技术相比，膜-生物反应器的最大优势在于其出水水质优良稳定。

    由于膜的分离作用，不必设立沉淀、过滤等固液分离设备。高效的固液分离将废水中的悬浮物质、胶体物质、流失的微生物菌群与已净化的水分开，不须经三级处理即直接可回用。投资省费用低。生物处理单元内生物量维持在高浓度，使容积负荷大大提高，同时膜分离的高效性，使处理单元水力停留时间大大缩短，生物反应器的占地面积减少。达到同样出水水质，系统占地仅为传统方法的1/3到1/2。

    膜的高效截留作用，使微生物完全截留在反应器内，实现反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（STR）的完全分离，运行控制灵活稳定。防止各种微生物菌群的流失，有利于生长速度缓慢的细菌（硝化细菌等）的生长，使一些大分子难降解有机物的停留时间变长，有利于它们的分解，从而使系统中各种代谢过程顺利进行。系统抗冲击性强，适应范围广。