一体化膜生物反应器是指利用自然存在的微生物或具有特殊降解能力的微生物接种至液相或固相的反应系统。目前研究得最多的两种反应器是“升降机型反应器”和“土壤泥浆反应器”。升降机型反应器是通过水相的流动来提供适当的营养、碳源和氧气，从而达到降解土壤中污染物质的目的。与固相系统相比，能够在更短的时间内将污染物进行有效降解。该生物反应器技术已经应用于有机污染土壤的生物修复中。
在微生物悬浮或附着生长的好氧或厌氧工艺中,可以使用微滤膜或超滤膜代替沉淀池,分离出水中的絮状菌和非絮状菌,该方法具有以下优点：
①无论污泥或者污泥指数处于何种状态,该方法都能达到很好的澄清效果。因为膜甚至可以阻止非絮状菌的通过,使出水中不含悬浮物(浊度<1NTU)。此外,当使用超滤膜时,出水相当于被全面消毒(能去除寄生虫卵、细菌、甚至是病毒等病原体)
②由于无需沉淀池,微生物浓度可提高至6~12g/L。在相同的FM负荷下,与传统活性污泥法比,曝气池容积可缩小至原来的1/5~1/3。
③无需沉淀池和使用更小容积的一体化膜生物反应器器,土建费用和占地面积将显著降低。
④可以通过水泵提供很高的能量,使悬浮生长的菌群絮体更细小。如此形成的剧烈混合,可以很好地解决絮凝体中底物与氧气的扩散问题,从而加速了净化速度,降低了污泥产量(特别是应用于某些工业废水的处理时)。
⑤膜能够确保某些大分子代谢产物被截留并被逐渐降解,最终出水COD要低于传统活性污泥法。
该工艺的这些优点表明:增加的投资和能耗是值得的。例如,当排水标准很严格(自然环境非常敏感)或者出水需回收利用时。
