膜生物反應囂是將膜分離技術與生物處理相結合的水凈化技術，世界各地運行的MBR系統都體現了以下幾點優勢：
(1)固液分離率高，出水水質良好。城市生活污水經MRR處理后，C0D、BOD、濁度都很低，幾乎不含SS，大部分細菌、病毒被截留，一般無需三級處理，出水水質已達到或優于建設部《生活雜用水水質標準》，可直接作為城市園林綠化、環衛、消防等用水。
(2)高效的截留作用。MBR系統可使微生物完全截留在生物反應器內，實現反應器水力停留時間(HRT)和污泥齡(SRT)的完全分離，使得系統在HRT很短而SRT很長的運行狀況成為可能．從而可以延長廢水中生物難降解的大部分有機物在反應器中停留時間，增強生物處理的效果，由于硝化系統SRT長，對世代時間較長的硝化曲的生長繁殖有利，因而，該系統對氮磷也有較好的去除效率，同時HRT的縮矩可降低污泥負荷(F/M)，減少剩余污泥排放量，實現污泥減量化，另外由于HRT和SRT的完全分離，易于調控，實現處理過程的優化。
(3)耐沖擊負荷。由于反垃器內微生物濃度高(2g/L甚至更高)處理裝置容積負荷高，(可達4-5kgC0Dcr/m3·d)，在負荷波動較大的情況下，系統的去除效果變化不大，處理的水質穩定。(4)系統結構簡單，設備緊湊，占地面積小，容易操作。
為了克服活性污泥法存在的問題,將MBR工藝與活性污工藝相結合，在借鑒于CASS(循環活性污泥系統)工藝、膜生物反應器工藝和反硝化除磷工藝思想基礎上，提出了城市污水二級、三級處理同步完成的設想．
（1）厭氧池
厭氧池的功能主要起生物選擇器的作用，保證聚磷菌的最佳釋磷條件，利用酶的快速轉移迅速吸收并去除部分易降解的溶解性有機物，由此而產生基質積累和再生過程，有利于選擇出絮凝性細菌，防止污泥膨脹，同時對大量的污水流人還可以起緩沖和調節水質的作用，與傳統的活性污泥工藝相比，新工藝又增加了在線分離，離線沉淀化學除磷單元。眾所周知，采用生物除磷技術主要足為了減少化學藥劑的使用量，然而在以下兩種情況下生物除磷效果不佳：1.滿足硝化而使污泥齡延長；2.進水中C0D/P的比值過低，為解決這一問題，本優化方案通過增加磷分離單元，避開生物除磷的不利條件，同時為磷的回用提供了可能；把厭氧末端富磷(一般為30~40mg/L)上清液在線分離(抽取的上清液叫視進水水質以及污泥齡長短隨時調整，建議值為10％)，以離線方式在沉淀單元內投加鐵鹽或鎂鹽并予以同收，處理后污泥不再回流到污水處理構筑物中，因此消除了加人化學除磷后對污泥活性的影響。以生物除磷輔以化學除磷的優化方案，主要是利用了PAOS(聚磷菌)／DPB對磷酸鹽具有很高的親和性的特點，很容易獲得極低的出水正磷酸鹽濃度，并能在保證良好出水水質的前提下，大大降低COD的用量．為進步提高其除磷效果提供了可能。
（2）缺氧／好氧池
缺氧／好氧池的設置目的有三方面：一是形成低氧環境以獲得同時硝化和反硝化，進一步提高系統脫氮除磷的效果；二是保證污泥充分再生(好氧池)時不影響硝酸鹽氮的有效去除，因為污泥的再生程度被控制，所以低負荷時污泥(磷細菌)中的DHB與糖原的最低含水量被保證，這就意味著可保證較好的磷酸鹽去除率，三是由于從主反應區回流的恬性污泥氧濃度較高(高達6mg/L)，對于同流到缺氧反應器的污水來說濃度太高，因而，可以先回流到缺氧／好氧池，從這里進入缺氧區。
（3）缺氧區
缺氧區的作用：經厭氧池后，廢水進入缺氧區，同流污泥中的反硝化菌利用進水有機物為C源將回流混合液中的大量硝態氮(N03 -N)還原為N2，從而達到脫氮的目的，同時優化后的缺氧區還具有自身的一些優勢：首先是通過反硝化以降低同流到厭氧區的硝酸鹽濃度；其次，反硝化除磷：從主反應區回流的大量富集硝酸鹽的混合液為反硝化聚磷菌提供了良好的電子受體，它利用硝酸鹽氧化在缺氧區內合成大量的PHB同時釋磷，為隨后主反應區的缺氧/好氧環境的進一步脫除氮磷提供了條件。
（4）主反應區
在主反應區內采用一體化的膜生物反應囂。即將膜組件浸沒在好氧區內，使用膜牛物反府器最人的問題是膜污染，根據引起膜污染的原因可咀在設計時采取有效的措施優先防止膜污染，本工藝設計中主要體現在以下幾個方而：1.膜組件采用附有細胞固定技術的微濾中空纖維膜。由于此中空纖維膜既有生物降解作用，同叫還具有分離功能。生物膜附著生長在具有滲透性的纖維載體上，空氣通過此載體滲透流人生物膜層，生物膜中的微生物自然分層，緊貼在滲透性膜載體上的足硝化蔭群，而反硝化菌和其它異氧菌則附著在硝化菌群上，從而可以防止反硝化菌與膜表面直接接觸而分泌胞外聚合物造成堵塞。2.進水方式為錯流式。曝氣器設置在膜紺件下端，采用微孔曝氣，利用曝氣時氣液向上的剪切力來實現膜面的錯流效應。以減少濃度差極化和結垢問題，使被截留的溶質及時設水流帶走。減少膜堵塞。2.污水從缺氧區和主反應區之間的隔墻下端以推流方式進人主反應區，利用曝氣器下端的缺氧環境進一步反硝化，在提高脫氫除磷效果的同時還能減小反硝化菌與膜表面接觸的可能性。同時為適應污水處理廠的大水量處理，可以采用多組膜組件并聯設置，各組膜組件可以交替地轉換，不至于使膜永久承受負荷，較易控制膜污染，采用多組膜組件并聯的另外一個優點在于其中一部分膜組件可以取出和放入，以進行維護和檢修，可以顯著地提高裝置的運行性能。
(5)系統配置
好氧區配置壓力計、液位計和流量計，在厭氧、缺氧/好氧池和缺氧區還配置有氧化還原電位在線監測計，各配置單元的功能在于：①壓力計：用于監測膜過濾壓力的變化。②液位汁：用來控制好氧區的液面。③水流量計：用于控制膜出水的流量。④氧化還原電位計：通過臨測各個區的氧化還原電位來控制同流量以解決多路回流的管路問題。整個系統的運行由可編程控制器(PLC)全自動操作，使操作過程更為簡單化。
（6）新工藝存在的潛在優勢
1.與現有的城市污水處理工藝相比，在保證良好的出水水質的前提下，省去了三級處理，節省了投資。
2.與傳統的活性污泥工藝相比，省去了初沉池、二沉池、污泥濃縮池和污泥消化池，節省了處理廠的占地面積，原水經粗細兩道格柵后就可以直接進入反應區。
3.與CASS工藝相比，除省去了三級處理外還省去了潷水裝置，改善出水水質(因為在實際的工程實踐中，潷水器很難達到設計要求，出水懸浮物較多，濃度較高，出水水質很難保證)，同時還提高了容積利用率．節省了能耗。
4.與現有的MBR工藝相比，工藝運行穩定可靠，操作管理方便，易于膜的清洗更換和增設，節省動力費用和占地面積，同時膜污染程度的降低可保證在較長的運行周期保持較高的膜通量。
5.出水水質好，可直接回用于非飲用水，若出水后接納濾(NF)或反滲透裝置則可生產出優質的飲用水而回用于地下。
6.剩余污泥量少，減少了二次污染，降低了污泥處理費用。
7.整個裝置結構簡單設備緊湊，占地面積小，全程在線監測，操作管理方便，易于實現自動化。
8.隨著MBR技術的發展和中水回用標準的進一步提高，系統易于優化和升級。
