MBR技术起源于20世纪60年代的美国,其研究及应用可分为3个阶段
第一阶段(1966—1980年):1966年,美国的Dorroliver公司开发了MST工艺(Membrane Swage Treatment),首先将MBR用于废水处理的研究;1968年,Smith等将好氧活性污泥法与UF膜相结合的MBR用于处理城市污水;1969年Budd等的分离式MBR技术获得了美国专利。20世纪70年代初期,好氧分离式MBR处理城市污水的试验规模进一步扩大。同时,厌氧MBR研究也相继进行,实验室规模的研究与中试规模的研究均取得了较满意的结果。这一时期MBR的应用由于受当时膜生产技术的限制。直到20世纪70年代后期,大规模好氧MBR才开始在北美应用。第二阶段(1980—1995年):20世纪70年代末期,日本由于国土面积小,地面水体因径流距离较短而导致其自净能力差、生态系统脆弱、易受污染。MBR因具有占地面积小和出水水质优良的优势,使其应用有了很快的进展。自1983年到1987年,日本有13家公司使用好氧MBR处理大楼污水,经处理后的水做中水回用,处理规模达50 m³/d ~ 250m³/d。日本1985年开始的“水综合再生利用系统90年代计划”把MBR的研究在污水处理对象与规模方面都大大推进了一步。作为参与公司之一,Kubota研制出平板式膜组件,目前在日本运行(包括在建)的MBR占全球的66%。
第三阶段(1995年至今):进入20世纪90年代中后期,越来越多的欧洲国家将MBR用于生活污水和工业废水的处理。目前主要有四家大公司经营,分别是加拿大泽能(Zenon)公司(今已被美国通用电气公司收购),日本三菱丽阳(Mitsubishi Rayon)公司,法国苏伊士(Suez·LDE/IDI)公司和日本久保田(Kubota)公司。Zenon、Mitsubish iRayon和Kubota公司生产浸没式聚合物中空纤维膜组件,Suez·LDE/IDI公司生产分置式管式陶瓷膜组件。而Zenon公司首先推出了超滤管式MBR并将其应用于城市污水处理。自2000年以来,各膜供应商通过新型膜材料开发、膜组件优化和膜污染控制,进一步提高了MBR工艺的竞争力。Mitsubishi Rayon公司推出了最新的材质膜产品——SADF™。诺芮(NORITX-Flow)公司开发出分置式气提(Airlift)MBR,通过在膜表面形成的气液两相错流,大大降低了分置式MBR的能耗。Zenon公司于2001和2003年分别推出了ZW500c、ZW500d膜组件,单支膜组件的膜面积分别达到23.2m²和31.6m²。2002年,西门子(SIEMENS)Memcor公司推出MenJet®MBR系统。目前,大部分应用于城市污水处理的MBR处理能力范围为不大于378.5m³/d,但处理能力高(378.5 m³/d ~ 1 892.5 m³/d)的MBR数量在逐步增加。