MBR工藝概念最早源于美國。20世紀(jì)60年代，美國Dorr-Oliver公司首先將膜分離與生物處理工藝結(jié)合用于污水處理領(lǐng)域；盡管開始處理規(guī)劃只需14m3/d，但畢竟是MBR工藝的雛形。MBR工藝展開初期均為側(cè)流式工藝，即膜過濾系統(tǒng)獨立于生物反應(yīng)池之外，污泥需求通過循環(huán)泵回流至生物反應(yīng)池內(nèi)。循環(huán)泵會加MBR工藝工作能耗，加之當(dāng)時膜分離技術(shù)展開緩慢、膜組件價格昂貴，致使當(dāng)時MBR多處于實驗室小試或中試水平，并沒有獲得大規(guī)劃實踐運用。

20世紀(jì)70年代—80年代，MBR大體上仍處于研發(fā)階段。在這期間，國土面積狹小，水資源短少的日本政府啟動了“水復(fù)興90年規(guī)劃”科研項目，在高層建筑中將MBR工藝用于污水回用系統(tǒng)運用，僅1983年—1987年間便有13家公司選用MBR工藝處理樓宇污水，直接推動了MBR技術(shù)展開。

1989年浸沒式MBR工藝初度引入生物處理系統(tǒng)，將膜過濾系統(tǒng)置于生物反應(yīng)池內(nèi)部，吊銷側(cè)流式循環(huán)泵，使處理設(shè)備變得更加緊湊，均勻耗能也從前期的5kW·h/m3降至2kW·h/m3。內(nèi)置式膜組件的出現(xiàn)打開了MBR工程運用的大門，逐漸成為干流運用工藝向全球推廣。

20世紀(jì)90年代之后，跟著新式膜材料出現(xiàn)，MBR工藝工作得到進(jìn)一步安穩(wěn)，能耗也進(jìn)一步下降。加拿大Zenon公司先后推出超濾管式和浸入式中空纖維膜組件，日本Kubota公司研發(fā)出平板式浸沒膜組件，北美、歐洲和日本紛亂樹立了小型MBR項目用于市政污水和工業(yè)廢水處理。20世紀(jì)90年代中期，日本已有39座選用MBR工藝的污水處理廠，比較大處理規(guī)劃可達(dá)500m3/d，一同有100多處高層建筑選用MBR工藝進(jìn)行污水處理后回用。1997年，英國在Porlock樹立了當(dāng)時世界上規(guī)劃比較大（2000m3/d）的MBR污水處理廠，隨后于1999年又在Dorset建成了處理規(guī)劃為13000m3/d的MBR污水處理廠。

進(jìn)入21世紀(jì)后，跟著膜分離技術(shù)、組裝結(jié)構(gòu)和設(shè)備制造行進(jìn)、以及各國對污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)的收緊，MBR工藝靈敏遭到世界各國的喜歡，特別是在我國得到了非常普遍的運用，可謂異軍突起。