জৈবিক চিকিত্সা পর্যায়ে, বর্জ্য জল প্রথমে জৈব রাসায়নিক বিক্রিয়া অঞ্চলে প্রবেশ করে, যেখানে সক্রিয় স্লাজের অণুজীবগুলি জৈব পদার্থ এবং অ্যামোনিয়া নাইট্রোজেনের মতো দূষক শোষণ করে এবং পচন করে। যেহেতু MBR সিস্টেম স্লাজ অপসারণের জন্য মাধ্যাকর্ষণ নিষ্পত্তির উপর নির্ভর করে না বরং এটি ধরে রাখার জন্য ঝিল্লি ব্যবহার করে, তাই চুল্লির মধ্যে মাইক্রোবায়াল সম্প্রদায়ের উচ্চ ঘনত্ব বজায় রাখা যেতে পারে, যা দূষণকারী অবক্ষয় প্রক্রিয়াটিকে আরও সম্পূর্ণ এবং স্থিতিশীল করে তোলে।
মিশ্র মদ তারপর ঝিল্লি মডিউল (সাধারণত মাইক্রোফিল্ট্রেশন বা আল্ট্রাফিল্ট্রেশন মেমব্রেন) মাধ্যমে যায়। স্তন্যপান বা চাপের অধীনে, জলের অণু এবং ছোট অণুগুলি ঝিল্লির ছিদ্রগুলির মধ্য দিয়ে প্রবেশ করে ভেদ তৈরি করে, যখন স্থগিত কঠিন পদার্থ, স্লাজ এবং বেশিরভাগ অণুজীব সম্পূর্ণরূপে প্রতিক্রিয়া ট্যাঙ্কের মধ্যে ধরে রাখা হয়। ঐতিহ্যগত সেকেন্ডারি সেডিমেন্টেশন ট্যাঙ্কে ঘটতে পারে এমন স্লাজ ক্ষয় সমস্যা এড়িয়ে এই প্রক্রিয়াটি পরিষ্কার জল এবং স্লাজের সম্পূর্ণ বিভাজন অর্জন করে।
অপারেশন চলাকালীন, বায়ুচলাচল ব্যবস্থা দূষণকারী আনুগত্য কমাতে ঝিল্লির পৃষ্ঠকে ক্রমাগত ফ্লাশ করে; এবং পর্যায়ক্রমিক ব্যাকওয়াশিং বা রাসায়নিক পরিষ্কার ঝিল্লি প্রবাহ পুনরুদ্ধার করে। এটি "বায়োকেমিক্যাল অবক্ষয় + শারীরিক বিচ্ছেদ" এর এই সমন্বিত প্রক্রিয়া যা MBR মেমব্রেনকে তুলনামূলকভাবে ছোট পদচিহ্নের সাথে দক্ষ, স্থিতিশীল এবং পুনরায় ব্যবহারযোগ্য বর্জ্য জল চিকিত্সা অর্জন করতে সক্ষম করে।