在膜生物反應器中，由于用超濾膜組件用途代替傳統活性污泥工藝中的二沉池，可以進行高效的固液分離，克服了傳統活性污泥工藝中出水水質不夠穩定、污泥容易膨脹等不足，從而具有下列優點：
(1)能高效地進行固液分離，出水水質良好且穩定，可以直接回用；
(2)由于膜的高效截留作用，可使微生物完全截留在生物反應器內,使運行控制更加靈活穩定；
(3)生物反應器內能維持高濃度的微生物量，處理裝置容積負荷高，占地面積省；
(4)有利于增殖緩慢的微生物如硝化細菌的截留和生長，系統硝化效率得以提高。
(5)膜-生物反應器一般都在高容積負荷、低污泥負荷下運行，剩余污泥產量低，降低了污泥處理費用；
(6)易于實現自動控制，操作管理方便。