Teknologi membran MBR menggabungkan pengolahan biologis dengan pemisahan membran, menghasilkan perbedaan signifikan dalam struktur dan pengoperasian dibandingkan dengan proses pengolahan air limbah tradisional. Karakteristik utamanya tercermin dalam efisiensi pengolahan, kualitas limbah, dan pengoperasian sistem.
Fitur yang paling menonjol dari membran MBR adalah limbahnya yang stabil dan{0}}berkualitas tinggi. Modul membran secara langsung menahan padatan tersuspensi dan mikroorganisme, sehingga menghasilkan limbah yang bebas dari padatan tersuspensi (SS). Hal ini juga menunjukkan tingkat retensi bakteri dan beberapa virus yang tinggi, sehingga kualitas limbah secara keseluruhan jauh lebih unggul dibandingkan proses tangki sedimentasi sekunder tradisional, sehingga memenuhi standar penggunaan kembali yang lebih ketat.
Sistem beroperasi dengan kapasitas beban tinggi dan membutuhkan tapak kecil. Karena membran benar-benar menahan lumpur, konsentrasi lumpur yang tinggi dan umur lumpur yang lama dapat dipertahankan di dalam reaktor, sehingga meningkatkan efisiensi penghilangan bahan organik, nitrogen, dan fosfor. Untuk kapasitas pengolahan yang sama, sistem MBR biasanya memerlukan lebih sedikit lahan dibandingkan proses lumpur aktif tradisional, sehingga lebih cocok untuk wilayah dengan sumber daya lahan terbatas.
Membran MBR juga memiliki ketahanan yang kuat terhadap beban kejut. Karena banyaknya biomassa mikroba dan waktu retensi lumpur yang lama dalam sistem, bahkan fluktuasi kualitas atau kuantitas influen dapat mempertahankan kinerja pengolahan yang stabil. Namun, pengotoran membran juga merupakan masalah selama pengoperasiannya, sehingga memerlukan pencucian balik, penggosokan aerasi, atau pembersihan kimia untuk menjaga kestabilan fluks. Ini adalah ciri utama pengoperasian dan pengelolaannya.