O Sistema MBR é o resultado da combinação do processo de tratamento biológico de efluentes e da separação por membranas. Estes processos são tecnicamente similares aos tratamentos convencionais de efluentes, exceto pelo sistema de separação de lodos ativados e da melhor qualidade obtida no efluente tratado.

O sistema de tratamento biológico será composto de Reatores Aeróbios que serão responsáveis pela remoção da carga da matéria orgânica e promoção da nitrificação biológica, ou seja, a conversão de todo o nitrogênio orgânico e amoniacal a compostos oxidados, tais como nitritos e nitratos.

Quando se precisa de baixas concentração de nitrito e nitrato se faz necessário também a implementação de um reator anóxico com recirculação interna com o reator Aeróbio. O reator anóxico possui bactérias que fazem com que o nitrato seja convertido em nitrogênio e escape para a atmosfera, processo esse chamado de desnitrificação.

No reator Aeróbio do MBR é utilizado um processo de aeração prolongada, onde a biomassa permanece no sistema por um período mais longo que os sistemas convencionais. Devido a isso é possível utilizarmos reatores de tamanho reduzido e a geração do lodo é menor e com lodo já estabilizado.

 As membranas têm a função de reter a biomassa, substituindo os decantadores das estações de tratamento biológico convencionais, o que garante a produção de um efluente tratado com alta qualidade, uma vez que as membranas retêm totalmente a biomassa não havendo escape de sólidos no efluente tratado.

As membranas podem reter o lodo ativado em altas concentrações, permitindo a remoção mais eficiente da DBO e de nitrogênio.