Mòdul de membrana: aquest és el component bàsic d'un MBR, normalment compost per materials de membrana de microfiltració o ultrafiltració. Els materials comuns inclouen PVDF, PVDF modificat o polietersulfona. Les fibres de membrana o les membranes de làmines es disposen d'una manera específica per formar una capa de filtració amb una mida de porus uniforme, utilitzada per retenir el fang activat, els sòlids en suspensió i els microorganismes, alhora que permet que l'aigua neta passi.
Estructura de suport de la membrana: aquesta estructura s'utilitza per fixar i protegir les fibres o làmines de la membrana. Les estructures comunes inclouen marcs de fibra buida o marcs de membrana de làmina. Aquesta part determina la resistència mecànica i la resistència a l'encrassement del mòdul de membrana. L'estructura de suport també incorpora canals de flux per crear un estat de flux del licor barrejat a la superfície de la membrana, reduint la deposició de contaminants.
Sistema operatiu: inclou un sistema d'aireació, un sistema d'aspiració i un sistema de rentat. El sistema d'aireació redueix la contaminació de la membrana agitant la superfície de la membrana amb bombolles d'aire; el sistema d'aspiració proporciona pressió negativa per conduir el permeat a través de la capa de membrana; i el sistema de rentat periòdic elimina els bloquejos dels porus de la membrana per restaurar el flux. Aquests tres components treballen conjuntament per garantir l'estabilitat i l'eficiència del tractament de la membrana MBR durant el funcionament a llarg termini-.