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在MBR研究初期，MBR反应器一般采用好氧活性污泥反应器。环保设备存在的主要问题是悬浮污泥浓度过高，造成膜污染速度快，脱氮除磷效果不理想，曝气能耗较高。近年来，出现了MBR技术——复合膜生物反应器，其去除污染物效果更好，运行性能也更为稳定。复合型MBR工艺是一种将生物膜法和生物接触氧化法和活性污泥法相结合而成的复合生物反应器(Hybridbioreactor,HBR)与膜分离技术。
HBR-MBR工艺中同时存在着附生生物膜和悬浮生长活性污泥两种微生物形态，两种废水均能发挥各自的优势，共同起到环保污水处理工程作用，提高出水水质，使出水氨氮浓度低于活性污泥MBR，提高了抗冲击载荷能力；由于生物载体的介入而形成的生物膜具有多层结构，生物膜自外向内由于氧传递阻力增大而形成浓度梯度，进而构成外层以好氧为主，内层以缺氧或厌氧为主的微环境，有利于提高系统的生物脱氮能力。
此外，复合生物反应器微生物群落结构多样，生物食物链长，能有效地改善污泥特性，提高处理能力。HBR-MBR工艺相对于传统高浓度活性污泥工艺而言，降低了生物量中悬浮物浓度，有利于减缓膜污染，提高系统运行稳定性。
