膜生物反应器（membrane bio-reactor,mbr）为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。主要利用膜分离设备截留水中的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥（mlss）浓度可提升至8000~10,000mg/l，甚至更高；污泥龄(srt)可延长至30天以上。
膜生物反应器因其有效的截留作用，可保留世代周期较长的微生物，可实现对污水深度净化，同时硝化菌在系统内能充分繁殖，其硝化效果明显，对深度除磷脱氮提供可能。是膜分离技术与生物技术机结合的废水处理技术之一。它利用膜分离组件的截留性能，进行固液分离，与传统泥水分离方式不同，膜生物反应器没污泥膨胀的问题,所以膜生物反应器可以维持较高的污泥浓度。膜的截留，可以使硝化菌完截留在生物反应器内，硝化反应得以顺利进行，所以能效去除氨氮；同时可以截留一时难于降解的大分子机物，延长这些机物在反应器的停留时间，使之得到大限度的分降；mbr技术后，主要污染物（cod）去除率可达90%，产水悬浮物和浊度近于零，水质良好且稳定，可以直接回用，实现了污水资源化。