以膜組件取代傳統生物處理技術末端二沉池，在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。
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。
二、用途
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<3個/L ；
三、技術優點
高MLSS與微濾膜過濾下，出水水質穩定,高品質。高容積負荷下，停留時間短，MBR流程較傳統系統簡單 ，占地面積減小完全取代沉淀池、砂濾單元，占地面積較傳統方式節省30%，無污泥沉降性問題。
