本发明涉及一种内循环式膜生物反应器，包括壳体、进水布水器、多级集气罩、气升式膜过滤组件、内置的三相分离器和自动曝气器，其特征在于可以利用集气罩所收集气体实现流体内循环和膜组件气升式过滤的自动曝气，兼具了内循环反应器和膜生物反应器两者的特点。与普通内循环反应器和膜生物反应器相比，本发明还具有以下优点：可作为厌氧反应器用于产气的反应过程；出水水质好，活性固形物组分基本不会流失；集气罩所收集气体可作为气升动力，无需另外提供气源；反应器为全封闭系统，无异味排放，气液传输可控；占地面积小，启动快。