膜生物反应器（MBR）一般作为最后一道处理工艺，膜池内进水的几项重要指标要求控制在：COD在500mg/L以下；BOD在300mg/L以下；悬浮物TSS在150mg/L；氨氮在50mg/L以下；水温不低于20℃；溶解氧在2-4mg/L。常见的膜池前端设置的预处理工艺如下：
（1）厌氧池
厌氧池发生有机物的酸化、氧化反应和活性污泥中的聚磷菌释放磷到混合液中。厌氧池出水流入缺氧池。
（2）缺氧池
在缺氧池发生COD的氧化反应、硝酸盐的反硝化反应，实现总氮的去除。缺氧池出水流入好氧池。
（3）膜池（好氧池）
好氧池放置膜组件，在出水泵作用下出水。在好氧池继续降解有机物、氨氮发生硝化反应转变成硝酸盐、混合液中的磷被活性污泥中的聚磷菌吸收。
（4）混合液回流
好氧池底部设有污泥回流管，通过回流泵将污泥回流进厌氧池和缺氧池。
MBR系统为连续运行，实现从水中去除有机物（COD）、氨氮（NH3-H）、总氮（TN）和总磷（TP），用户可根据水质情况，增减厌氧池与缺氧池（无脱氮除磷要求）。
| 水处理要求 | 处理工艺 |
| 去除有机物（BOD） | 好氧池（膜池） |
| 去除有机物（BOD）+脱氮 | 缺氧池+好氧池（膜池） |
| 去除有机物（BOD）+除磷 | 好氧池（膜池）+化学除磷 |
| 去除有机物（BOD）+脱氮除磷 | 厌氧池+缺氧池+好氧池（膜池） |
| 高浓度有机物（BOD） | 厌氧工艺+MBR |
