1969年，美國的Smith首次報道了美國Dorr-Oliver公司把活性污泥法和超濾工藝結(jié)合處理城市污水的方法。該工藝最引人矚目的是用膜分離技術(shù)取代常規(guī)活性污泥二沉池，用膜分離技術(shù)作為處理單元中富集生物的手段，而不是采用常規(guī)的回流循環(huán)來增加曝氣   池中微生物的濃度。它是用一個外部循環(huán)的板框式組件來實現(xiàn)膜過濾的。在生活污水處理中，獲得了極佳的處理效果，BOD＜1mg/L，COD=20～30mg/L，系統(tǒng)處理能力為10～100m3/d。
 
另一個早期的報道是Hardt等人，在1970年用一個10L的好氧生物反應(yīng)器處理合成廢水，流程中用一個死端超濾膜來實現(xiàn)泥水分 離，其中的MLSS濃度高達(dá)30000mg/L，是常規(guī)好氧系統(tǒng)的23倍，膜通量7.5L·m-2/h，COD去除率為98%。Dorr-Oliver公司在60年代還開發(fā)了另外一種膜處理工藝MST（Membrane Sewage Treatment）。在該系統(tǒng)中，污水進(jìn)入懸浮生長的生物膜反應(yīng)器中，并通過超濾膜組件的抽吸作用連續(xù)出水。膜組件為板框式，進(jìn)出口壓力分別為345KN·m-2和172 KN·m-2，膜通量為16.9L·m-2/h。盡管這些工藝取得了良好的出水水質(zhì)，但由于當(dāng)時膜技術(shù)發(fā)展相對落后，膜材料種類少，價格昂貴，使用壽命短，限制了該工藝的長期穩(wěn)定運行，污水膜生物反應(yīng)器仍然處于初級研究階段。
 
1970年美國的Dorr-Oliver公司和日本的Sanki-engineering有限責(zé)任公司達(dá)成協(xié)議，使得該工藝首次進(jìn)入日本市場。80年代以后，隨著膜制造技術(shù)的發(fā)展、膜分離工藝的完善、膜清洗方法的改進(jìn)和污水廠出水水質(zhì)要求的提高，MBR開始在污水處理行業(yè)得到應(yīng)用。1989年，日本政府聯(lián)合許多大公司共同投資進(jìn)行了為期6年的“90年代水復(fù)興計劃（Aqua Renaissance Programme’90）”科研項目，其目的是尋求滿足長期水量需求，解決水污染問題和從污染物中獲取能量。特別是開發(fā)一種膜技術(shù)與生物反應(yīng)器相結(jié)合來處理工業(yè)和城市污水，省能省地，出水水質(zhì)好，適用于污水回用的工藝。
 
今天，日本已經(jīng)有數(shù)家公司提供成套產(chǎn)品，應(yīng)用于家庭污水處理和回用以及廢水中COD、NH3-N較高的工業(yè)領(lǐng)域。
 
MBR（膜生物反應(yīng)器）工藝的工作原理：
 
首先通過活性污泥來去除水中可生物降解的有機污染物，然后采用膜將凈化后的水和活性污泥進(jìn)行固液分離。
 
本工程使用的膜為中空絲膜，膜的孔徑在0.4μm左右，能夠截留住活性污泥以及絕大多數(shù)的懸浮物，取得清澈的出水。 為了使得膜能夠連續(xù)長期穩(wěn)定的使用，在中空絲膜的下方以一定強度的空氣不斷對膜進(jìn)行抖動，既起到為生物氧化供氧作用，又防止活性污泥附著在膜的表面造成膜的污染。
 
MBR工藝的優(yōu)點如下：
 
        ²       運行管理方便
   
        傳統(tǒng)的好氧活性污泥處理工藝，在高污泥負(fù)荷的情況運行會出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，使得泥不難于分離導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運   行、出水不達(dá)標(biāo)。而MBR工藝是用膜抽吸作用來進(jìn)行泥水分離，污泥膨脹不會影響MBR系統(tǒng)的正常運行和出水水質(zhì)，因此運行管理極為方便。
 
        ²       占地面積小
   
        傳統(tǒng)的活性污泥工藝的活性污泥濃度一般在3000～5000mg/l，而MBR工藝的活性污泥濃度一般在8000～12000mg/l，且不需生化沉淀池，故大大減少了占地面積和土建投資，其土建占地約為傳統(tǒng)工藝的1/3。
 
        ²       處理水質(zhì)穩(wěn)定
   
        中空絲膜能夠截留幾乎所有的微生物，尤其是針對難以沉淀的、增殖速度慢的微生物，因此系統(tǒng)內(nèi)的生物相極大豐富，活性污泥馴化、增量的過程大大縮短，處理的深度和系統(tǒng)抗沖擊的能力得以加強，處理水質(zhì)穩(wěn)定。
 
        ²       具有很好的脫氮效果
   
        MBR系統(tǒng)有利于增殖緩慢的硝化細(xì)菌的截留、生長和繁殖，系統(tǒng)硝化效率得以提高。
 
        ²       泥齡長
    
        膜分離使污水中的大分子難降解成分，在體積有限的生物反應(yīng)器內(nèi)有足夠的停留時間，大大提高了難降解有機物的降解效率。反應(yīng)器在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷、長泥齡下運行，可以實現(xiàn)基本無剩余污泥排放。
 
        ²       動力消耗低
   
        中空絲膜所需的吸引壓力僅為－0.1～－0.4公斤/cm2左右，動力消耗低。