Membran biyoreaktör (MBR) sistemi, biyolojik arıtım metotlarından biri olan aktif çamur prosesini membran ayırma prosesiyle birleştiren arıtım teknolojisidir.
Atık suyun konvansiyonel arıtımı genellikle üç aşamalı bir süreçten oluşur. Atıksuda bulunan büyük katı maddelerin çöktürülmesini, ardından sırasıyla organik maddenin aerobik arıtımı ve biyokütlenin giderilmesi için ikinci bir çöktürme işlemi takip eder. MBR reaktör, konvansiyonel aktif çamur prosesi ile benzer şekilde işletilmesine rağmen bu arıtma teknolojisinde son çöktürme tankına gerek duyulmamaktadır.
MBR sistemi, hidrolik ve çamur bekletme sürelerinin birbirinden farklı olmasına olanak sağlamaktadır. Böylece tüm çamur MBR içinde tutularak çamur yaşının yeterince uzun olması sağlanmaktadır. Biyokütlenin klasik çökeltme havuzlarında oluşan askıda katı madde kaçışları tamamen ortadan kalkmakta ve arıtılmış çıkış suyu kalitesi oldukça iyi olmaktadır. Etkin gözenek boyutu genellikle 0,1 μm altında olması sebebiyle temiz ve önemli ölçüde dezenfekte edilmiş çıkış suyu üretilmektedir. Biyokütleyi daha fazla konsantre ederek gerekli tank boyutunun düşmesini ve biyolojik arıtım proses verimliliğinde artmayı sağlamaktadır.
MBR sistemleri bu atık suyun debisine, atıksu analizlerine ve istenilen çıkış atıksu parametrelerine göre boyutlandırılır.