MBR膜由于采用了膜分离技术与生物反应器相结合的方式，有机物的最终去除仍然是微生物细胞的新陈代谢作用，只是膜高效的固液分离作用强化了这种生物处理作用，因此MBR具有许多其他生物处理工艺无法比拟的明显优势。

能够高效地进行固液分离，分离效果远好于传统的沉淀池，出水水质良好，出水悬浮物和浊度接近于零，可以直接回用，实现了污水资源化。膜的高效截留作用，使微生物完全截留在反应器内，实现了反应器HRT和污泥龄的完全分离，使得运行更加灵活稳定。反应器内的微生物浓度高，耐冲击负荷。通过运行方式的改变也可以具有脱氮和除磷的功能。污泥龄可随意控制。膜分离使污水中的大分子难降解成分，在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，大大提高了难降解有机物的降解效果。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄的条件下运行，可以实现基本无剩余污泥的排放。MBR作为一种强化的生物处理工艺，在工业废水的处理中主要包括制药废水、化工废水、食品污水等高浓度、难降解有机废水的处理。目前好氧MBR工艺已经成功应用于下列行业的工业污水处理：包括医药、纺织、化妆品、食品、造纸与纸浆、饮料、炼油工业与化工厂，在欧洲垃圾填埋场渗滤液的好氧MBR处理厂也正在兴建。