Biologiczne procesy oczyszczania wymagają stabilnego środowiska mikrobiologicznego w układzie reakcyjnym. Zwykle wymaga to utrzymania wysokiego stężenia osadu (MLSS) i odpowiedniego czasu retencji osadu (SRT), aby zapewnić wystarczającą degradację materii organicznej i azotu amonowego. Jednocześnie jakość wpływających ścieków powinna być możliwie zrównoważona, aby uniknąć nadmiernych obciążeń udarowych, które mogą negatywnie wpłynąć na aktywność drobnoustrojów i ogólną skuteczność oczyszczania.
Procesy działania membrany wymagają ścisłej kontroli transmembranowej różnicy ciśnień (TMP) i strumienia membranowego. Podczas pracy zazwyczaj stosuje się pracę ze stałym strumieniem lub stałym ciśnieniem,-monitorując zmiany TMP w czasie rzeczywistym w celu oceny zanieczyszczenia membrany. Jeżeli ciśnienie wzrasta lub strumień maleje, konieczne jest terminowe płukanie wsteczne lub czyszczenie chemiczne, aby przywrócić działanie membrany i zapobiec nieodwracalnemu zabrudzeniu.
Kontrola zanieczyszczania membran ma specyficzne wymagania dotyczące napowietrzania i warunków hydraulicznych. System napowietrzania musi w sposób ciągły zapewniać wystarczającą siłę ścinającą, aby ograniczyć osadzanie się osadu na powierzchni membrany; jednocześnie hydrauliczny czas retencji (HRT) i współczynnik powrotu muszą być odpowiednio kontrolowane, aby uniknąć nadmiernego gromadzenia się osadu lub nierównowagi obciążenia systemu. Ogólnie rzecz biorąc, wymagania procesowe bioreaktora membranowego kładą nacisk na zrównoważone działanie systemu i udoskonaloną kontrolę, które są kluczem do osiągnięcia stabilnych ścieków i długotrwałego-działania.