膜生物反应器(MBR)是基于传统活性污泥工艺发展延伸出来的一种新型废水生化处理技术。在MBR工艺中，废水先经过机械预过滤，然后在曝气池中进行生化处理;生化处理过程中，曝气池含有的活性污泥将废水中的污染物降解，这些污染物被细菌吸收用于细胞生长:在此过程中，生物生长所需的氧气由曝气系统鼓入曝气池的空气提供。

活性污泥工艺处理废水的前提是要能够将活性污泥留在曝气池内并达到一定浓度。MBR工艺和传统工艺的不同在于MBR工艺使用膜来截留活性污泥从而将所有活性污泥保留在曝气池中。

MBR为炼油废水的适度或深度处理与回用提供了高效手段。