Ý tưởng thiết kế cơ bản của MBBR là có thể hoạt động liên tục, không bị tắc nghẽn, không bị rửa ngược, tổn thất áp suất thấp và diện tích bề mặt riêng lớn. Điều này có thể đạt được bằng cách màng sinh học phát triển trên các đơn vị mang nhỏ hơn, chúng di chuyển tự do theo dòng nước trong lò phản ứng. Trong các lò phản ứng hiếu khí, chất mang được di chuyển bằng cách sục khí, và trong các lò phản ứng anoxic/kỵ khí, chất mang được di chuyển bằng khuấy trộn cơ học. Để tránh thất thoát vật liệu đóng gói trong lò phản ứng, có thể lắp đặt một bộ lọc xốp ở đầu ra của lò phản ứng (Hình 1). MBBR thường có hình chữ nhật hoặc hình trụ. Lò phản ứng hình chữ nhật được chia đều thành nhiều ngăn hoặc không có ngăn có vách ngăn dọc theo chiều dài bể. Nhìn chung, dòng nước ở trạng thái dòng đẩy trong bể phản ứng, trong khi ở mỗi ô, dòng nước được trộn lẫn hoàn toàn do sục khí tầng sôi. Bể chứa đầy chất huyền phù polyetylen hoặc polypropylen có trọng lượng riêng gần với nước và diện tích bề mặt riêng lớn, bề mặt gắn màng sinh học trong lò phản ứng có thể đạt tới 500 m2/m3 và diện tích bề mặt riêng thực tế (bề mặt bên trong của phụ) là 350 m2/m3. Ống sục khí đục lỗ được sục khí một bên để luân chuyển vật liệu đóng gói trong bể. Đáy của lò phản ứng hình trụ được trang bị đầu sục khí vi mô. Ngoài ra, một số lò phản ứng không chỉ được trang bị thiết bị sục khí ở đáy bể mà còn có thiết bị khuấy. Những thiết bị khuấy này cho phép lò phản ứng được sử dụng dễ dàng và linh hoạt trong điều kiện thiếu khí. Đôi khi để ngăn chặn sự thoát hơi và bay hơi do sục khí gây ra, có thể lắp thêm một nắp phía trên lò phản ứng.
Ở nước ngoài, MBBR đã được sử dụng để thực hiện các nghiên cứu quy mô nhỏ, quy mô thí điểm và hiệu quả về xử lý nước thải sinh hoạt và một số nước thải công nghiệp và đã thu được kết quả tốt. Kết quả thử nghiệm cho thấy quy trình xử lý nước thải màng sinh học di chuyển phù hợp để xử lý nước thải sinh hoạt vừa và nhỏ và nước thải hữu cơ công nghiệp. Trong số đó, các thiết bị xử lý nước thải tích hợp hoặc chôn lấp có triển vọng được quảng bá và ứng dụng ở Trung Quốc. Tuy nhiên, vẫn còn một số vấn đề với các lò phản ứng màng sinh học di chuyển, chẳng hạn như sự chuyển động không đều của vật liệu đóng gói trong lò phản ứng và các mức độ khác nhau của vùng chết trong bể. Làm thế nào để cải thiện đặc tính dòng thủy lực trong lò phản ứng và giảm mức tiêu thụ năng lượng vận hành là một vấn đề đáng được thảo luận chuyên sâu trong quá trình phát triển lò phản ứng màng sinh học di chuyển. Hoạt động của MBBR giống như SBR là một cải tiến của công nghệ MBBR, được gọi là Lò phản ứng màng sinh học hàng loạt tuần tự di chuyển (MBSBBR), có những ưu điểm của cả MBBR và SBR. Một cải tiến khác là luân chuyển vật liệu đóng gói theo dòng nước trong lò phản ứng, được gọi là lò phản ứng màng sinh học mang di động tuần hoàn, có ưu điểm của cả MBBR và lò phản ứng tuần hoàn bên trong.