由于目前污水排放标准普遍提高了对脱氮除磷的要求，几乎所有的传统脱氮除磷工艺都被应用到了MBR工艺中，如AO、A2O、SBR等，这些传统工艺中遇到的技术问题同样会在MBR脱氮除磷工艺中出现，但MBR工艺的一些自身特性可以对原有的脱氮除磷工艺起到强化作用，A2O及其变形强化工艺是众多应用在MBR脱氮除磷工艺中处理效果最为突出，运行管理最为方便，也是最稳定可靠的一类。
以下将介绍多种形式的MBR脱氮除磷组合工艺。
SBR -MBR工艺
序批式反应器(SBR)作为一种改良型的活性污泥处理工艺，利用时间上的推流代替空间上的推流，即以时间换空间的概念。该工艺集进水、厌氧、好氧、沉淀于一池，不但可以为实现生物脱氮除磷提供条件，还可以灵活变换运行方式以适应不同类型污水的处理要求，便于自动控制等。
将SBR与MBR相结合形成的SBR-MBR工艺，除了具有一般MBR的优点外，对于膜组件本身和SBR工艺两种程序运行都互有帮助。由于膜组件的截留过滤作用，反应中的微生物能最大限度地增长，利于世代时间较长的硝化及亚硝化细菌的生长繁殖，因此，污泥的生物活性高，吸附和降解有机物的能力较强，同时也具有较好的硝化能力。
此外，SBR式的工作方式为除磷菌的生长创造了条件，同时也满足了脱氮的需要，使得单一反应器内实现同时高效去除氮磷及有机物成为可能。与传统SBR系统相比，SBR-MBR在反应阶段利用膜分离排水，可以减少传统SBR的循环时间;同时，序批式的运行方式可以延缓膜污染。
A2O-MBR工艺
传统的生物脱氮工艺通常采用前置反硝化或后置反硝化来实现氮的去除，而设置了厌氧、缺氧和好氧反应器的A2O工艺则可以实现同步除碳和脱氮除磷功能。由A2O工艺与膜分离技术结合而成的具有同步脱氮除磷功能的A2O-MBR工艺，可进一步拓展MBR的应用范畴。
在该工艺中设置有两段回流，一段是膜池的混合液回流至缺氧池实现反硝化脱氮，另一段是缺氧池的混合液回流至厌氧池，实现厌氧释磷。
A2O-MBR工艺中高浓度的MLSS、独立控制的水力停留时间和污泥停留时间、回流比及污泥负荷率等都会产生与传统A2O工艺不同的影响，具有较好的脱氮除磷效率。
3A-MBR工艺
3A-MBR是依据生物脱氮除磷机理，结合膜生物反应器技术特点而形成的具有高效脱氮除磷性能的新型污水处理工艺。
其基本原理是，膜生物反应器内的高浓度硝化液和高浓度活性污泥经过回流系统形成良好的缺氧、厌氧条件，实现系统的高效脱氮除磷。
该工艺的内部流程依次是第一缺氧池、厌氧池、第二缺氧池、好氧池和膜池，膜池混合液分别回流至第一缺氧池和第二缺氧池。第一缺氧池利用进水碳源和回流硝化液进行快速反硝化，接着混合液进入厌氧池进行厌氧释磷，减少了硝酸盐对释磷的影响，第二缺氧池再利用污水中剩余的碳源和回流的硝化液进一步反硝化脱氮，好氧池内同步发生有机物降解、好氧释磷和好氧硝化等多种反应，彻底去除污水中的污染物，混合液再a经膜过滤出水，实现了对污水中有机物和氮磷的去除。
3A-MBR工艺合理地组合了有机物降解和脱氮除磷等各处理单元，协调了各种生物降解功能的发挥，达到了同步去除各污染指标的目的，具有较高的推广应用价值。
A2O/A-MBR工艺
A2O/A-MBR工艺是一种强化内源反硝化的新型工艺，该工艺利用MBR内高浓度活性污泥和生物多样性来强化脱氮除磷效果，工艺流程依次为厌氧、缺氧、好氧、缺氧和膜池。该工艺在普通A2O工艺后再设一级缺氧池，在利用进水快速碳源完成生物除磷和脱氮后，再利用第二缺氧池进行内源反硝化，进一步去除TN，之后，再利用膜池的好氧曝气作用保障出水。
A2O/A-MBR工艺是针对进水碳源不足，而同时又有较高脱氮要求的污水处理项目所开发，也是强化脱氮的MBR脱氮处磷工艺。
A(2A)O-MBR工艺
A(2A)O-MBR工艺是两段缺氧A2O工艺与MBR工艺的结合，其特点是在传统的A2O工艺中设置了两段缺氧区(缺氧区Ⅰ和缺氧区Ⅱ)，在第一缺氧区内从好氧区回流的NO3-完全被还原，实现完全反硝化;而在第二缺氧区内实现内源反硝化，节省外加碳源的投加。生物反硝化需要有机碳源作为电子供体，用于产能和细胞合成。
生物脱氮所用碳源一般有3类：原水碳源、外加碳源和内源碳源。利用原水碳源的前置反硝化工艺一般总氮去除率不高，如果要进一步提高脱氮效率，则需要外加碳源进行反硝化。
有关研究发现污泥中含有的碳水化合物(50.2% )、蛋白质(26.7% )、脂肪(20.0% ) 均属于慢速可生物降解碳源，如果将这些物质转化为易生物降解碳源用于脱氮系统，则可大大提高污水的生物脱氮效率，同时避免了外加碳源，节约运行费用，因此具有很高的价值。A(2A)OMBR工艺生物池两段缺氧的设计正是借鉴了这个原理。