MBR先用于微生物發酵工業，在污水處理領域中的應用研究始于20世紀60年代的美國。早期的膜技術主要采用的是超濾管式膜，后為了節約能耗，發展出了中空纖維膜，目前MBR主要有管式膜和平板膜， 管式膜常用于中水回用，平板膜作為污水處理使用。MBR一般由膜組件和生物反應器組成，與傳統的生物反應器相比，它具有占用空間少、運行穩定、維修管理方便等特點。

MBR膜按結構主要分四種：中空纖維膜、平板膜、陶瓷膜、管式膜。

中空纖維膜（又稱簾式膜）和平板膜一起稱為“有機膜”，主要材質是PVDF（聚偏氟乙烯）。現在又新出了一個PTFE（聚四氟乙烯）材質的，拉膜的時候孔徑分布會更均勻，號稱“塑料王”。

陶瓷膜和有機平板膜一起稱為“平板膜”，陶瓷膜化學穩定性非常好，能耐酸、耐堿、耐有機溶劑，耐高溫；孔徑分布窄、分離效率高等優點。陶瓷膜主要材質是氧化鋁、氧化鈦和氧化硅等。前景非常好。

有機管式膜作為膜元件的一種形式，適用于超濾、微濾、甚至是納濾等膜分離技術，其優點是流道寬，料液在管內湍流流動，對料液的預處理精度要求低。管式膜易于清洗，除可用化學試劑清洗外，還可以用機械物理擦洗的方法。管式膜組件的壓力損失小，因此其流道長（長可串聯48米），過濾效率高。

平板膜是一片板（一般是ABS）上面有導流道，雙面貼上襯布和PVDF材質的膜片，經過無縫焊接之后形成的一塊膜片。還有兩種膜片也稱之為平板膜，一是軟片膜，二是柔性膜。