以膜組件取代傳統生物處理技術末端二沉池，在MBR膜生物反應器中保持高活性污泥濃度，提高生物處理有機負荷，從而減少污水處理設施占地面積，并通過保持低污泥負荷減少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池內之膜分離設備截留槽內的活性污泥與大分子有機物。膜生物反應器系統內活性污泥（MLSS）濃度可提升至8000~10,000mg/L，甚至更高；污泥齡(SRT)可延長至30天以上。
MBR膜生物反應器因其有效的截留作用，可保留世代周期較長的微生物，可實現對污水深度凈化，同時硝化菌在系統內能充分繁殖，其硝化效果明顯，對深度除磷脫氮提供可能。
污水處理:中國是一個缺水國家,污水處理及回用是開發利用水資源的有效措施。污水回用是將城市污水、工業污水通過膜生物反應器等設備處理之后,將其用于綠化、沖洗、補充觀賞水體等非飲用目的,而將清潔水用于飲用等高水質要求的用途。城市污水、工業污水就近可得,可免去長距離輸水，而實現就近處理實現水資源的充分利用，同時污水經過就近處理，也可防止污水在長距離輸送過程中造成污水滲漏，導致污染地下水源。污水回用已經在世界上許多缺水的地區廣泛采用,被認為21世紀污水處理實用技術。
進出水水質比較:
一般城市污水設計進水水質:BOD5<300mg/l ；CODcr<500mg/l ；SS<300mg/l ；T-N<45mg/l
出水水質:BOD5<10mg/l ；NH4+-N<10.0mg/l； CODcr〈30mg/l ；濁度<5NTU；總大腸細菌總數<1000個/L ；
MBR膜生物反應器廣泛適用于生活小區、賓館飯店、度假區、學校、寫字樓、等分散用戶的日常生活污水處理、回用及啤酒、制革、食品、化工等行業的有機污水處理。膜生物反應器的產水常用于灌溉、洗滌、環衛、造景等非飲用功能。適用于各類工業企業、賓館、飯店、學校、醫院、住宅區、洗衣房等的污廢水處理、中水處理及原有污水設施的升級改造等。
MBR膜生物反應器(Membrane Bioreactor，簡稱MBR)水處理技術是一種生物技術與膜技術相結合的生化水處理技術，膜生物反應器是結合了膜分離技術和傳統的污泥法的一種污水處理技術，由于膜的過濾作用，生物被截留在生物反應器中，實現了水力停留時間和污泥齡的分離，使生物反應器內保持較高的MLSS。硝化能力強，污染物去除率高。
MBR膜生物反應器是一種膜分離技術與活性污泥法相結合的新型水處理技術。中空纖維膜的應用取代活性污泥法中的二沉池，進行固液分離，有效的達到了泥水分離的目的。充分利用膜的截留作用，能夠有效地截留硝化菌，保留在生物反應器內，使硝化反應保證順利進行，有效去除氨氮，避免污泥的流失，并且可以截留一時難于降解的大分子有機物，延長其在反應器的停留時間，使之得到分解。應用MBR技術后，主要污染物的去除率可達：COD≥93%、SS=99%。產水懸浮物和濁度幾近于零，處理后的水質良好且穩定，可以直接回用，實現了污水資源化。
