膜生物反应嚣是将膜分离技术与生物处理相结合的水净化技术，世界各地运行的MBR系统都体现了以下几点优势：
(1)固液分离率高，出水水质良好。城市生活污水经MRR处理后，C0D、BOD、浊度都很低，几乎不含SS，大部分细菌、病毒被截留，一般无需三级处理，出水水质已达到或优于建设部《生活杂用水水质标准》，可直接作为城市园林绿化、环卫、消防等用水。
(2)高效的截留作用。MBR系统可使微生物完全截留在生物反应器内，实现反应器水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)的完全分离，使得系统在HRT很短而SRT很长的运行状况成为可能．从而可以延长废水中生物难降解的大部分有机物在反应器中停留时间，增强生物处理的效果，由于硝化系统SRT长，对世代时间较长的硝化曲的生长繁殖有利，因而，该系统对氮磷也有较好的去除效率，同时HRT的缩矩可降低污泥负荷(F/M)，减少剩余污泥排放量，实现污泥减量化，另外由于HRT和SRT的完全分离，易于调控，实现处理过程的优化。
(3)耐冲击负荷。由于反垃器内微生物浓度高(2g/L甚至更高)处理装置容积负荷高，(可达4-5kgC0Dcr/m3·d)，在负荷波动较大的情况下，系统的去除效果变化不大，处理的水质稳定。(4)系统结构简单，设备紧凑，占地面积小，容易操作。
为了克服活性污泥法存在的问题,将MBR工艺与活性污工艺相结合，在借鉴于CASS(循环活性污泥系统)工艺、膜生物反应器工艺和反硝化除磷工艺思想基础上，提出了城市污水二级、三级处理同步完成的设想．
（1）厌氧池
厌氧池的功能主要起生物选择器的作用，保证聚磷菌的最佳释磷条件，利用酶的快速转移迅速吸收并去除部分易降解的溶解性有机物，由此而产生基质积累和再生过程，有利于选择出絮凝性细菌，防止污泥膨胀，同时对大量的污水流人还可以起缓冲和调节水质的作用，与传统的活性污泥工艺相比，新工艺又增加了在线分离，离线沉淀化学除磷单元。众所周知，采用生物除磷技术主要足为了减少化学药剂的使用量，然而在以下两种情况下生物除磷效果不佳：1.满足硝化而使污泥龄延长；2.进水中C0D/P的比值过低，为解决这一问题，本优化方案通过增加磷分离单元，避开生物除磷的不利条件，同时为磷的回用提供了可能；把厌氧末端富磷(一般为30~40mg/L)上清液在线分离(抽取的上清液叫视进水水质以及污泥龄长短随时调整，建议值为10％)，以离线方式在沉淀单元内投加铁盐或镁盐并予以同收，处理后污泥不再回流到污水处理构筑物中，因此消除了加人化学除磷后对污泥活性的影响。以生物除磷辅以化学除磷的优化方案，主要是利用了PAOS(聚磷菌)／DPB对磷酸盐具有很高的亲和性的特点，很容易获得极低的出水正磷酸盐浓度，并能在保证良好出水水质的前提下，大大降低COD的用量．为进步提高其除磷效果提供了可能。
（2）缺氧／好氧池
缺氧／好氧池的设置目的有三方面：一是形成低氧环境以获得同时硝化和反硝化，进一步提高系统脱氮除磷的效果；二是保证污泥充分再生(好氧池)时不影响硝酸盐氮的有效去除，因为污泥的再生程度被控制，所以低负荷时污泥(磷细菌)中的DHB与糖原的最低含水量被保证，这就意味着可保证较好的磷酸盐去除率，三是由于从主反应区回流的恬性污泥氧浓度较高(高达6mg/L)，对于同流到缺氧反应器的污水来说浓度太高，因而，可以先回流到缺氧／好氧池，从这里进入缺氧区。
（3）缺氧区
缺氧区的作用：经厌氧池后，废水进入缺氧区，同流污泥中的反硝化菌利用进水有机物为C源将回流混合液中的大量硝态氮(N03 -N)还原为N2，从而达到脱氮的目的，同时优化后的缺氧区还具有自身的一些优势：首先是通过反硝化以降低同流到厌氧区的硝酸盐浓度；其次，反硝化除磷：从主反应区回流的大量富集硝酸盐的混合液为反硝化聚磷菌提供了良好的电子受体，它利用硝酸盐氧化在缺氧区内合成大量的PHB同时释磷，为随后主反应区的缺氧/好氧环境的进一步脱除氮磷提供了条件。
（4）主反应区
在主反应区内采用一体化的膜生物反应嚣。即将膜组件浸没在好氧区内，使用膜牛物反府器最人的问题是膜污染，根据引起膜污染的原因可咀在设计时采取有效的措施优先防止膜污染，本工艺设计中主要体现在以下几个方而：1.膜组件采用附有细胞固定技术的微滤中空纤维膜。由于此中空纤维膜既有生物降解作用，同叫还具有分离功能。生物膜附着生长在具有渗透性的纤维载体上，空气通过此载体渗透流人生物膜层，生物膜中的微生物自然分层，紧贴在渗透性膜载体上的足硝化荫群，而反硝化菌和其它异氧菌则附着在硝化菌群上，从而可以防止反硝化菌与膜表面直接接触而分泌胞外聚合物造成堵塞。2.进水方式为错流式。曝气器设置在膜绀件下端，采用微孔曝气，利用曝气时气液向上的剪切力来实现膜面的错流效应。以减少浓度差极化和结垢问题，使被截留的溶质及时设水流带走。减少膜堵塞。2.污水从缺氧区和主反应区之间的隔墙下端以推流方式进人主反应区，利用曝气器下端的缺氧环境进一步反硝化，在提高脱氢除磷效果的同时还能减小反硝化菌与膜表面接触的可能性。同时为适应污水处理厂的大水量处理，可以采用多组膜组件并联设置，各组膜组件可以交替地转换，不至于使膜永久承受负荷，较易控制膜污染，采用多组膜组件并联的另外一个优点在于其中一部分膜组件可以取出和放入，以进行维护和检修，可以显著地提高装置的运行性能。
(5)系统配置
好氧区配置压力计、液位计和流量计，在厌氧、缺氧/好氧池和缺氧区还配置有氧化还原电位在线监测计，各配置单元的功能在于：①压力计：用于监测膜过滤压力的变化。②液位汁：用来控制好氧区的液面。③水流量计：用于控制膜出水的流量。④氧化还原电位计：通过临测各个区的氧化还原电位来控制同流量以解决多路回流的管路问题。整个系统的运行由可编程控制器(PLC)全自动操作，使操作过程更为简单化。
（6）新工艺存在的潜在优势
1.与现有的城市污水处理工艺相比，在保证良好的出水水质的前提下，省去了三级处理，节省了投资。
2.与传统的活性污泥工艺相比，省去了初沉池、二沉池、污泥浓缩池和污泥消化池，节省了处理厂的占地面积，原水经粗细两道格栅后就可以直接进入反应区。
3.与CASS工艺相比，除省去了三级处理外还省去了滗水装置，改善出水水质(因为在实际的工程实践中，滗水器很难达到设计要求，出水悬浮物较多，浓度较高，出水水质很难保证)，同时还提高了容积利用率．节省了能耗。
4.与现有的MBR工艺相比，工艺运行稳定可靠，操作管理方便，易于膜的清洗更换和增设，节省动力费用和占地面积，同时膜污染程度的降低可保证在较长的运行周期保持较高的膜通量。
5.出水水质好，可直接回用于非饮用水，若出水后接纳滤(NF)或反渗透装置则可生产出优质的饮用水而回用于地下。
6.剩余污泥量少，减少了二次污染，降低了污泥处理费用。
7.整个装置结构简单设备紧凑，占地面积小，全程在线监测，操作管理方便，易于实现自动化。
8.随着MBR技术的发展和中水回用标准的进一步提高，系统易于优化和升级。
