膜生物反应器（MBR）是一种将膜分离技术与生物处理相结合的新型水处理技术，通过膜组件替代传统二沉池，在生物反应器中维持高浓度活性污泥，从而减少污水处理设施占地面积，并通过低污泥负荷降低污泥产量。与传统生化水处理技术相比，MBR具有处理效率高、出水水质好、设备紧凑、占地面积小、易于自动控制、运行管理简单等优点。自20世纪80年代以来，该技术在全球范围内受到广泛关注，已在美国、德国、法国、埃及等十多个国家得到应用，处理规模从6 m³/d到13000 m³/d不等。

我国对MBR的研究始于20世纪90年代初，进展迅速。1991年，岑运华首次介绍了MBR在日本的研究状况；1993年前后，多所高校和研究机构开始参与MBR的开发工作。据统计，1991年至2000年间，国内共发表MBR相关论文104篇，并有10位博士和10余位硕士以MBR为课题获得学位。近年来，MBR论文数量持续增长，研究内容主要涵盖以下方面：探索不同生物处理工艺与膜分离单元的组合形式，如活性污泥法、接触氧化法、生物膜法、复合式工艺及两相厌氧工艺；研究影响处理效果与膜污染的因素、机理及数学模型，以优化操作条件、减轻膜污染、提高处理能力；扩大MBR的应用范围，从生活污水扩展到高浓度有机废水（如食品废水、啤酒废水）和难降解工业废水（如石化污水、印染废水）。

MBR的主要优势在于其出色的出水水质和较低的污泥产率。研究表明，MBR对COD、BOD5、浊度、细菌和病毒均有高效去除效果，出水水质达到或优于《生活杂用水水质标准》（CJ25.1-89），可直接用于中水回用、园林绿化、消防等。此外，膜的截留作用可防止硝化细菌流失，提高硝化效率，对氮的去除率可达97%以上。在污泥产率方面，MBR可实现污泥零排放或极低产率，例如在污泥停留时间（SRT）为50-100天时，污泥产量显著减少；在未排泥条件下运行280天后，表观产率系数从0.248 kgVSS/kgCOD降至0.038 kgVSS/kgCOD。通过引入后生动物（如蠕虫），污泥产率可进一步降低至常规活性污泥法的1/4。

影响MBR运行的因素包括生物动力学参数（如有机负荷、污泥浓度）和膜分离参数（如膜材料、操作方式、水力学条件）。好氧MBR对有机负荷和水力停留时间（HRT）的变化不敏感，而厌氧MBR则易受冲击负荷影响。污泥浓度是影响膜通量的关键参数，但通过优化曝气强度可减轻其负面影响。膜材料的选择方面，有机膜（如聚乙烯、聚丙烯）因成本较低而被广泛采用，截留分子量通常为2-30万；淹没式MBR多采用0.1-0.4 μm微滤膜。操作方式上，间歇式抽吸和反冲洗可有效减缓膜污染。水力学条件的改善，如提高膜面流速、采用错流过滤，有助于减少浓差极化和膜面沉积。能耗是MBR推广的主要障碍，常规分离式MBR能耗为3-4 kWh/m³，淹没式MBR为2 kWh/m³，远高于活性污泥法的0.3-0.4 kWh/m³。通过采用重力淹没式MBR等新型设计，能耗可降至1.0 kWh/m³。

MBR在污水处理中的应用已进入实际阶段。例如，大连大器公司于1998年建成200 m³/d的中水回用装置；天津德人公司开发的重力淹没式MBR已应用于天津普辰大厦的中水回用系统，处理规模25 m³/d，占地仅2.8 m²，处理成本1.05元/m³；上海荏原公司的PW系统已成功处理多种高浓度有机废水，规模从5 m³/d到700 m³/d不等。经济分析表明，MBR中水回用系统的总运行成本约为2.0-2.3元/m³，随着膜价格的下降（预计未来3-5年内降至目前的25%-50%），总成本有望降至1.5元/m³。在北方缺水地区，MBR作为中水回用技术具有显著的经济和社会效益。

结论：我国人均水资源量仅为世界平均水平的1/4，污水回用是缓解水危机的重要措施。MBR以其优质出水水质被认为是具有良好经济、社会和环境效益的节水技术。尽管目前运行费用较高，但随着膜制造技术的进步和新型MBR的开发（如重力淹没式、厌氧MBR），其应用前景广阔。预计中水回用将是MBR在我国推广应用的主要方向。