La tecnologia a membrana MBR combina il trattamento biologico con la separazione a membrana, determinando differenze significative nella struttura e nel funzionamento rispetto ai tradizionali processi di trattamento delle acque reflue. Le sue caratteristiche principali si riflettono nell'efficienza del trattamento, nella qualità degli effluenti e nel funzionamento del sistema.
La caratteristica più importante delle membrane MBR è il loro effluente stabile e di alta-qualità. I moduli a membrana trattengono direttamente i solidi sospesi e i microrganismi, risultando in un effluente praticamente privo di solidi sospesi (SS). Presenta inoltre elevati tassi di ritenzione di batteri e alcuni virus, portando a una qualità complessiva degli effluenti di gran lunga superiore ai tradizionali processi con vasche di sedimentazione secondaria, soddisfacendo standard di riutilizzo più rigorosi.
Il sistema funziona con un'elevata capacità di carico e richiede un ingombro ridotto. Poiché la membrana trattiene completamente i fanghi, è possibile mantenere un'elevata concentrazione e una lunga età dei fanghi all'interno del reattore, migliorando così l'efficienza di rimozione della materia organica, dell'azoto e del fosforo. A parità di capacità di trattamento, i sistemi MBR richiedono in genere meno terreno rispetto ai tradizionali processi a fanghi attivi, rendendoli più adatti ad aree con risorse territoriali limitate.
Le membrane MBR possiedono anche una forte resistenza ai carichi d'urto. A causa della grande biomassa microbica e del lungo tempo di ritenzione dei fanghi nel sistema, anche le fluttuazioni nella qualità o quantità degli affluenti possono mantenere prestazioni di trattamento stabili. Tuttavia, anche l'incrostazione della membrana rappresenta un problema durante il suo funzionamento, poiché richiede controlavaggio, lavaggio con aerazione o pulizia chimica per mantenere un flusso stabile. Questa è una caratteristica fondamentale del suo funzionamento e della sua gestione.