MBR工艺利用膜的高效固液分离功能实现污水最终净化目的，但是有机物的去除仍然以生物处理为主导，需依靠合理设计的生物处理段来实现。作者结合相关工程经验，在研究国内外成功案例和技术规范的基础上，初步总结城镇污水处理工程MBR工艺生化系统设计关键技术，主要包括：工艺系统的选择、生化系统参数设计、生化系统布局设计、生化系统设备设计。MBR工艺污水处理工程生化系统设计前应综合选择合适的生物段形式，合理确定生化系统工艺设计参数。生化系统的布局应结合进出水水质要求，充分考虑各段流态及回流、进水、提升方式。设备选型需因地制宜、安全耐用。
1、MBR工艺系统选择关键技术
1.1 MBR工艺系统的分类
1.1.1分置式和一体式
按生化系统和膜分离系统的相对位置，MBR可分为分置式和一体式两种。分置式MBR是将膜组件放置在单独的膜池内，其特点是膜组件分组明确，运行环境良好，便于独立运行和清洗、检修。一体式MBR则是将膜组件直接放置在生化系统内，其特点是节省占地，但是不利于膜组件的分组和配套管路的敷设。
1.1.2浸没式和管式
按膜组件的放置位置，可分为浸没式和管式两种。浸没式是将膜组件浸没于生物反应器或膜池内，管式是将膜元件装填在膜管内，再设置膜架放置膜管。
1.1.3正压式和负压式
按过滤推动方式分，可分为正压式MBR和负压式MBR两种。正压式MBR一般采用管式膜，通过料液循环错流运行，生物反应器的混合液由泵增压后进入膜组件，在压力作用下滤液成为系统处理出水，活性污泥、大分子物质等则被膜截留。其特点是运行稳定可靠，操作管理方便，易于膜清洗、更换及增设，但动力消耗高。负压式MBR一般采用浸没式MBR，通过泵的负压抽吸作用得到膜过滤出水。同时设置膜擦洗曝气，利用曝气时气液向上的剪切力来实现膜面的错流效果，以增加膜表面的紊流和减轻膜表面的污染。其特点是不需要混合液的错流循环系统，能耗较低，且不需复杂的支撑膜架。
1.1.4MBR工艺系统的选择
对于城镇污水处理工程，由于规模一般均在万m3/d以上，考虑到膜组件运行环境、污泥浓度控制、脱氮除磷对DO的控制要求以及降低能耗要求等，一般均采用负压抽吸浸没式分置式MBR工艺。
1.2 生化系统的形式
由于目前污水排放标准普遍提高了对脱氮除磷的要求，所以几乎所有的传统脱氮除磷工艺都被应用到了MBR工艺中，如AO、A2O（包括A2O氧化沟）、SBR等。
1.2.1SBRMBR工艺
将SBR与MBR相结合形成的SBRMBR工艺，除了具有一般MBR的优点外，对于膜组件本身和SBR工艺两种程序运行都互有帮助。由于膜组件的截留过滤作用，反应中的微生物能最大限度地增长，利于世代时间较长的硝化及亚硝化细菌的生长繁殖，因此，污泥的生物活性高，吸附和降解有机物的能力较强，同时也具有较好的硝化能力。此外，SBR工作方式为除磷菌的生长创造了条件，同时也满足了脱氮的需要，使得单一反应器内实现同时高效去除氮磷及有机物成为可能。与传统SBR系统相比，一方面SBRMBR在反应阶段利用膜分离排水，可以减少传统SBR的循环时间；另一方面，序批式的运行方式可以延缓膜污染。
