La tecnologia de membrana MBR combina el tractament biològic amb la separació de membrana, donant lloc a diferències significatives d'estructura i funcionament en comparació amb els processos tradicionals de tractament d'aigües residuals. Les seves característiques principals es reflecteixen en l'eficiència del tractament, la qualitat dels efluents i el funcionament del sistema.
La característica més destacada de les membranes MBR és el seu efluent estable i{0}}d'alta qualitat. Els mòduls de membrana retenen directament els sòlids en suspensió i els microorganismes, donant lloc a un efluent pràcticament lliure de sòlids en suspensió (SS). També presenta altes taxes de retenció de bacteris i alguns virus, la qual cosa condueix a una qualitat global dels efluents molt superior als processos tradicionals de tancs de sedimentació secundari, complint amb estàndards de reutilització més estrictes.
El sistema funciona amb una gran capacitat de càrrega i requereix una petita empremta. Com que la membrana reté completament el fang, es pot mantenir una alta concentració de fangs i una llarga edat del fang dins del reactor, millorant així l'eficiència d'eliminació de matèria orgànica i nitrogen i fòsfor. Per a la mateixa capacitat de tractament, els sistemes MBR solen requerir menys terra que els processos tradicionals de fangs activats, cosa que els fa més adequats per a zones amb recursos limitats de terra.
Les membranes MBR també tenen una forta resistència a les càrregues de xoc. A causa de la gran biomassa microbiana i el llarg temps de retenció de fangs al sistema, fins i tot les fluctuacions en la qualitat o la quantitat de l'afluent poden mantenir un rendiment estable del tractament. Tanmateix, l'encrassement de la membrana també és un problema durant el seu funcionament, i requereix un rentat a contracor, un fregat per aireació o una neteja química per mantenir un flux estable. Aquesta és una característica clau del seu funcionament i gestió.