本发明公开了一种膜生物反应器，包括可置于泥水混合液中的膜组件和气水分离装置，膜组件包括滤膜以及由所述滤膜形成的产水内腔，产水内腔通过产水管与所述气水分离装置连通，所述气水分离装置包括活塞筒和设在所述活塞筒内并将所述活塞筒内腔分为前腔和后腔的活塞，所述活塞上设有可导通前腔到后腔方向的单向阀，所述产水管与活塞筒的前腔连通，与所述活塞筒的后腔连通设有外接产水泵的出水管道和外接气源的供气管道。本发明通过设置气水分离装置，采用气源作为反洗的动力源，节约了反冲洗水泵等昂贵的大型设备，从而降低工程成本和吨水费用。实践证明压力的上升比反洗水泵更加快速，能够更有效地清洁膜表面，处理效果好，单位能耗低。