废水与活性污泥被膜隔开来，废水在膜内流动，而含某种专性***的活性污泥在膜外流动，废水与微生物不直接接触，有机污染物可以通过选择性透过膜被另一侧的微生物降解。由于萃取膜两侧的生物反应器单元和废水循环单元是各自***，各单元水流相互影响不大，生物反应器中营养物质和微生物生存条件不受废水水质的影响，使水处理效果稳定。系统的运行条件如HRT和SRT可分别控制在尤优的范围，维持尤大的污染物降解速率。
膜组件为了便于工业化生产和安装，提高膜的工作效率，在单位体积内实现至大的膜面积，通常将膜以某种形式组装在一个基本单元设备内，在一定的驱动力下，完成混合液中各组分的分离，这类装置称为膜组件（Module）。工业上常用的膜组件形式有五种：板框式（Plate and Frame Module）、螺旋卷式（Spiral Wound Module)、圆管式（Tubular Module)、中空纤维式（Hollow Fiber Module）和毛细管式（Capillary Module）。前两种使用平板膜，后三者使用管式膜。圆管式膜直径gt;10mm；毛细管式0.5~10.0mm；中空纤维式lt;0.5mm。
膜组件的设计：1、 把膜片拼装在一起形成一个膜组件，特别注意的是，膜片与膜片之间间距要足够大，有效距离要大于100mm(轴心距大于140mm)，如果膜片本身膜丝密度大，那么有效间距要适当放宽，这样做的目的是保持冲洗气流顺畅到达顶部膜丝，也可以减少膜丝之间的板结和截留物，减少膜组件的清洗频率;2、 膜片横向和竖向装都可以，具体取决于安装的空间;横向装时，膜丝保持微下垂，下垂幅度保持在10mm，也可以这样说，在保证膜丝不受拉力的前提下，尽量直，这样膜丝和膜丝之间就不会留有太多的杂物;3、 不能把膜组件做的很大，因为太大的膜组件，其安装密度就会大，同样的搅拌空气量对它来讲却显不足，而且在膜片上积累很多包裹物的时候，就需要对膜片进行喷洗，用高压水枪或自来水，安装太密会让你很难冲到内层膜片，建议单个膜组件处理量不要超过1.5m3/hr。