Công nghệ màng MBR kết hợp xử lý sinh học với tách màng dẫn đến sự khác biệt đáng kể về cấu trúc và hoạt động so với quy trình xử lý nước thải truyền thống. Các đặc điểm chính của nó được phản ánh qua hiệu quả xử lý, chất lượng nước thải và hoạt động của hệ thống.
Đặc điểm nổi bật nhất của màng MBR là dòng thải ổn định và chất lượng cao-. Các mô-đun màng trực tiếp giữ lại chất rắn lơ lửng và vi sinh vật, dẫn đến nước thải hầu như không có chất rắn lơ lửng (SS). Nó cũng có tỷ lệ lưu giữ vi khuẩn và một số vi rút cao, dẫn đến chất lượng nước thải tổng thể vượt trội hơn nhiều so với quy trình bể lắng thứ cấp truyền thống, đáp ứng các tiêu chuẩn tái sử dụng chặt chẽ hơn.
Hệ thống hoạt động với khả năng chịu tải cao và yêu cầu diện tích nhỏ. Do màng giữ lại hoàn toàn bùn nên nồng độ bùn cao và tuổi bùn dài có thể được duy trì trong lò phản ứng, từ đó nâng cao hiệu quả loại bỏ chất hữu cơ, nitơ và phốt pho. Với cùng công suất xử lý, hệ thống MBR thường cần ít đất hơn so với quy trình bùn hoạt tính truyền thống, khiến chúng phù hợp hơn với những khu vực có nguồn tài nguyên đất hạn chế.
Màng MBR cũng có khả năng chống sốc mạnh. Do sinh khối vi sinh vật lớn và thời gian lưu bùn lâu trong hệ thống, ngay cả những biến động về chất lượng hoặc số lượng nước đầu vào cũng có thể duy trì hiệu suất xử lý ổn định. Tuy nhiên, sự tắc nghẽn màng cũng là một vấn đề trong quá trình vận hành, đòi hỏi phải rửa ngược, sục khí hoặc làm sạch bằng hóa chất để duy trì dòng chảy ổn định. Đây là một tính năng quan trọng trong hoạt động và quản lý của nó.