由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在 1.5~3.5g/L左右，從而限制了生化反應速率。水力停留時間（HRT）與污泥齡（SRT）相互依賴，提高容積負荷與降低污泥負荷往往形成矛盾。系統(tǒng)在運行過程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥，其處置費用占污水處理廠運行費用的25% ～40% 。傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)還容易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，出水中含有懸浮固體，出水水質(zhì)惡化。

工藝特點：與許多傳統(tǒng)的生物水處理工藝相比，MBR 具有以下主要優(yōu)點：1.出水水質(zhì)優(yōu)良穩(wěn)定。由于膜的高有效分離作用，分離效果遠好于傳統(tǒng)沉淀池，處理出水極其清澈，懸浮物和濁度接近于零，細菌和病毒被大幅去除，出水水質(zhì)優(yōu)于建設部頒發(fā)的生活雜用水水質(zhì)標準（CJ25.1-89），可以直接作為非飲用市政雜用水進行回用。同時，膜分離也使微生物被完全被截流在生物反應器內(nèi)，使得系統(tǒng)內(nèi)能夠維持較高的微生物濃度，不但提高了反應裝置對污染物的整體去除效率，保證了良好的出水水質(zhì)，同時反應器對進水負荷（水質(zhì)及水量）的各種變化具有很好的適應性，耐沖擊負荷，能夠穩(wěn)定獲得優(yōu)良的出水水質(zhì)。

MBR膜組件設計的一般要求：（1）對膜提供足夠的機械支撐，流道通暢，沒有流動死角和靜水區(qū)；（2）能耗較低，盡量減少濃差極化，提高分離效率，減輕膜污染；（3）盡可能高的裝填密度，安裝，清洗、更換方便；（4）具有足夠的機械強度、化學和熱穩(wěn)定性。膜組件的選用要綜合考慮其成本，裝填密度、應用場合、系統(tǒng)流程、膜污染及清洗、使用壽命等。

膜--生物反應器已應用于以下領域：城市污水處理及建筑中水回用1967年其一個采用MBR工藝的廢水處理廠由美國的Dorr-Oliver公司建成，這個處理廠處理14m^3/d廢水。 1977年，一套污水回用系統(tǒng)在日本的一幢高層建筑中得到實際應用。1980年，日本建成了兩座處理能力分別為 10m^3/d 和50m^3/d的MBR處理廠。90年代中期，日本就有39座這樣的廠在運行，至大處理能力可達500m^3 /d，并且有100 多處的高樓采用MBR將污水處理后回用于中水道。