污水处理领域，膜法水资源技术是对传统污泥法的替代，主要应用于三个领域：污水处理及回用、给水净化、海水淡化。
中国是全球MBR技术应用发展最快的地区。采用MBR技术将污水转化为地表IV类以上的高品质再生水，是解决中国水资源紧缺、水污染严重、城镇黑臭水体泛滥等问题的最途径，目前已在我国的京津冀、太湖流域、滇池流域、珠三角等地区获得广泛应用。
以膜生物反应器MBR技术为代表的膜处理工艺用膜过滤取代传统工艺中二次沉淀池或深度处理中的砂滤池，从而达到更优的出水水质。此外，膜法水处理工艺还摈弃传统工艺建污水处理厂项目占地面积大，处理污泥量大，所用设备运营维护成本高等劣势，在近年来与传统工艺的竞争中，已从零开始逐步取得近5%的市场份额。
工作原理
MBR是一种将高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型高效污水处理工艺，它用具有独特结构的MBR平片膜组件置于曝气池中，经过好氧曝气和生物处理后的水，由泵通过滤膜过滤后抽出。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住，省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。
与传统的污水处理生物处理技术相比，MBR具有以下明显优势：
1.设备紧凑，占地少
由于生物反应器内将污泥浓度提高了2～5倍，容积负荷可大大提高，而且用膜组件代替了二沉池和过滤设备，因此，与常规生物处理工艺相比，膜生物反应器的占地面积可大为减少；
2.出水水质优质稳定
由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈，悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除，出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准（CJ25.1-89），可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。
同时，膜分离也使微生物被完全被截流在生物反应器内，使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时反应器对进水负荷（水质及水量）的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水水质。
3.剩余污泥产量少
该工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低（理论上可以实现零污泥排放），降低了污泥处理费用。
2.可去除氨氮及难降解有机物
由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高。同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。
3.操作管理方便，易于实现自动控制
该工艺实现了水力停留时间（HRT）与污泥停留时间（SRT）的完全分离，运行控制更加灵活稳定，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作管理更为方便。
4.易于从传统工艺进行改造
该工艺可以作为传统污水处理工艺的深度处理单元，在城市二级污水处理厂出水深度处理（从而实现城市污水的大量回用）等领域有着广阔的应用前景。