1969年，美國(guó)的Smith首次報(bào)道了美國(guó)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(lái)增加曝氣   池中微生物的濃度。它是用一個(gè)外部循環(huán)的板框式組件來(lái)實(shí)現(xiàn)膜過(guò)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(gè)早期的報(bào)道是Hardt等人，在1970年用一個(gè)10L的好氧生物反應(yīng)器處理合成廢水，流程中用一個(gè)死端超濾膜來(lái)實(shí)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(zhǎng)的生物膜反應(yīng)器中，并通過(guò)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(shí)膜技術(shù)發(fā)展相對(duì)落后，膜材料種類少，價(jià)格昂貴，使用壽命短，限制了該工藝的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，污水膜生物反應(yīng)器仍然處于初級(jí)研究階段。
 
1970年美國(guó)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(chǎng)。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(jì)劃（Aqua Renaissance Programme’90）”科研項(xiàng)目，其目的是尋求滿足長(zhǎng)期水量需求，解決水污染問(wèn)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(lái)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(guò)活性污泥來(lái)去除水中可生物降解的有機(jī)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(zhǎng)期穩(wěn)定的使用，在中空絲膜的下方以一定強(qiáng)度的空氣不斷對(duì)膜進(jìn)行抖動(dòng)，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(diǎn)如下：
 
        ²       運(yùn)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(yùn)行會(huì)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(yùn)   行、出水不達(dá)標(biāo)。而MBR工藝是用膜抽吸作用來(lái)進(jìn)行泥水分離，污泥膨脹不會(huì)影響MBR系統(tǒng)的正常運(yùn)行和出水水質(zhì)，因此運(yùn)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(duì)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(guò)程大大縮短，處理的深度和系統(tǒng)抗沖擊的能力得以加強(qiáng)，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(zhǎng)和繁殖，系統(tǒng)硝化效率得以提高。
 
        ²       泥齡長(zhǎng)
    
        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(shí)間，大大提高了難降解有機(jī)物的降解效率。反應(yīng)器在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷、長(zhǎng)泥齡下運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)基本無(wú)剩余污泥排放。
 
        ²       動(dòng)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(dòng)力消耗低。