MBBR的基本設計思想是無堵塞、無反洗、水頭損失小、比表面積大。這可以通過在較小的載體單元上生長生物膜來實現，這些載體單元隨反應器中的水流自由移動。在好氧反應器中，載體通過曝氣移動；在缺氧/厭氧反應器中，載體通過機械攪拌移動。為了防止反應器中填料的損失，可在反應器出口設置多孔過濾器mbbr一般為矩形或圓柱形結構。矩形反應器沿反應槽的長方向均勻地分成若干單元或非格子。一般來說，反應器內的流動處于推流狀態，而在每個池內，由于曝氣，流動處于完全混合狀態。比表面積較大的懸浮聚乙烯或聚丙烯填料的比重接近于水的比重。反應器內生物膜附著面可達500m2/m3，實際比表面積（填料內表面）可達350m2/m3。多孔曝氣管在一側曝氣，使填料在池中循環。圓柱形反應器底部設有微孔曝氣器。此外，有些反應器不僅在池底設有曝氣裝置，還設有混合裝置。這些攪拌裝置可使反應器方便靈活地應用于缺氧條件。有時為了防止曝氣引起的汽提和揮發，可以在反應器上方加一個蓋子。

國外已將mbbr應用于生活污水和部分工業廢水的中試、中試和生產研究，取得了良好的效果。試驗表明，移動床生物膜法處理中小型生活污水和工業有機廢水是可行的。其中，一體化或埋地式污水處理廠在我國具有良好的應用前景。