膜生物反应器（MBR）因出水水质高、易于污水厂的升级改造等优点越来越受到人们的重视。然而，膜污染的发生提高了MBR运行能耗与膜组件更换费用，成为限制MBR广泛应用的技术瓶颈。微生物燃料电池（MFC）能利用污水中的能量产生电能，具有很好的应用前景。本研究将双室的MFC与MBR相耦合，构造了一个新型的膜生物电化学反应器，在回收污水能量的同时，充分利用MFC内部电场对污泥混合液进行改良、改性，从而延缓膜污染的发生。研究分析了膜生物电化学反应器长期运行的稳定性；以开路的MFC-MBR系统为对照，考察了膜生物电化学反应器在污水处理效果、污泥性质和膜污染等方面的运行情况；并探讨了膜生物电化学反应器膜污染的控制机制。利用无纸记录仪记录膜生物电化学反应器的产电性能，在外接电阻50Ω时，平均输出功率为867.8mW/m3；通过电化学工作站对反应器生物电极性能进行研究，发现在长期的运行中MFC内阻保持在160Ω左右的较低水平，生物阳极和生物阴极均具有良好催化作用，说明膜生物电化学反应器能保持长期稳定的运行。与对照系统对比研究，发现膜生物电化学反应器的微生物具有更高的生物活性；化学需氧量（COD）和氨氮的去除率分别达到了94.18±1.24%和96.77±1.80%；膜污染周期由20天延长到了37天，膜污染得到了有效控制。膜生物电化学反应器显示出良好的运行效果。分析了膜生物电化学反应器膜污染得到有效控制的机制主要包括：溶解性微生物代谢产物（SMP）和松散结合的污泥胞外聚合物（LB-EPS）较对照系统分别减少了14.1%和24.0%；污泥絮体疏水性降低46%；丝状菌生长得到抑制，丝状菌长度与絮体面积比值（E/F）值减少52%；污泥絮体的圆度（R）、形状因子（FF）和三维纵横比（AR）值均更接近1，絮体形态向球形化和规则化发展，有利于减少污泥在膜面积累。本研究构建的膜生物电化学反应器具有高效的污水处理与低膜污染特性，能实现长期平稳运行。它将污水中的化学能转化为电能，实现了膜污染的减缓及能量的回收，具有良好的发展前景。