膜生物反应器工艺中，膜分离的操作条件类似于传统膜分离，主要控制因素有进水水质、膜面流速、温度、操作压力、pH 值、MLSS 等。
1）温度
膜生物反应器系统宜在 15℃～35℃下运行。通常，温度上升，膜通量增大，这主要是因为温度升高后降低了活性污泥混合液的粘度，从而降低了渗透阻力。
2）操作压力
在控制活性污泥混合液特性基本不变的情况下，膜通量随着压力的增加而增加；但当压力达到一定值，即浓差极化使膜表面溶质浓度达到极限浓度时，继续增大压力几乎不能提高膜通量，反而使膜污堵加剧。浸没式 MBR 的跨膜压差不宜超过 0.05MPa。
3）溶解氧
溶解氧是影响有机物去除效果的重要因素。特别是在以除磷脱氮为目的的情况下， 溶解氧的浓度控制显得尤为重要。在不同的膜生物反应器工艺类型中，混合液以各种形式在生物反应池内形成好氧、缺氧及厌氧段。反应池各段 DO 的控制范围为：厌氧段在 0.2mg/L 以下，缺氧段在0.2mg/L～0.5mg/L 之间，好氧段溶解氧浓度宜不小于 2mg/L。
4）膜面流速
膜面流速与压力对膜通量的影响是相互关联的。压力较低时膜面流速对膜通量影响不大，压力较高时膜面流速对膜通量影响很大。随着膜面流速的增加，膜通量也增加，尤其是当压力比较高的时候。这是因为膜面流速的提高一方面可以增加水流的剪切力，减少污染物在膜表面的沉积；另一方面流速增大可以提高对流传质系数，减少边界层的厚度，减小浓差极化的影响。另外，膜面流速对膜面沉积层的影响程度还与料液中污泥浓度有关，在污泥浓度较低时，膜渗透速率与膜面流速呈线性增加。但当污泥浓度较高时，膜面流速增加到一定的数值后，对沉积层的影响减弱，膜通量增加的速度减小。对于外置式 MBR，运行条件尽可能控制在低压、高流速，膜面流速宜保持在 3m/s～5m/s。这样做不仅有利于保持较高的水通量，而且有利于膜的保养和维护，减少膜的清洗和更换。
5） MLSS
浸没式 MBR 好氧区（池）污泥浓度宜控制在 3000mg/L～20000mg/L。一般来说，在一定的膜面流速下，当料液中污泥浓度增加时，由于污泥浓度过高，污泥易在膜表面沉积形成厚的污泥层，导致过滤阻力增加，使膜通量下降。但是，料液中污泥浓度也不能太低，否则污染物质降解速率低，同时活性污泥对溶解性有机物的吸附和降解能力减弱，使得混合液上清液中溶解性有机物浓度增加，易被膜表面吸附，导致过滤阻力增加，膜通量下降。因此，应当维持料液中适中的污泥浓度，过高或过低都会使水通量减小。
6） pH 值
膜生物反应池进水 pH 值宜为 6～9。