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MBR将分离工程中的膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合，大大提高了固液分离效率；并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特别菌（特别是优势菌群）的出现，提高了生化反应速率。
MBR污水处理膜先用于微生物发酵工业，在污水处理领域中的应用研究始于20世纪60年代。早期的膜技术主要采用的是超滤管式膜，后为了节约能耗，发展出了中空纤维膜，目前MBR主要有管式膜和MBR污水处理膜， 管式膜常用于中水回用，平板膜作为污水处理使用。MBR一般由膜组件和生物反应器组成，与传统的生物反应器相比，它具有占用空间少、运行稳定、维修管理方便等特点。