Xử lý nước thải môi trường, nhất là trong tình hình thực tiễn hiện nay là một vấn đề mang tính thời sự cấp thiết. Bởi lẽ xử lý nước thải không chỉ nhằm mục đích
cải thiện điều kiện vệ sinh môi trường sống của con người mà xa hơn còn nhằm duy trì cân bằng sinh thái, tạo điều kiện phát triển bền vững lâu dài cho loài người. Hiện nay, việc xử lý nước thải nói chung theo hướng áp dụng các kỹ thuật sinh học rất được chú trọng do chúng có tính bền vững, thích nghi với nhiều điều kiện trong tự nhiên.
Trong cấu trúc màng sinh vật, các vi sinh vật liên kết với nhau chặt chẽ, tạo ra một cấu trúc bền vững, hoạt động có hiệu quả hơn trong việc xử lý nước thải. Đồng thời, các vi sinh vật trong mạng lưới màng sinh vật sẽ cùng hợp tác trao đổi chất giúp cho quá trình loại bỏ các chất gây ô nhiễm trong nước diễn ra dễ dàng và hiệu quả [76].
So sánh với việc sử dụng các chủng vi sinh vật trôi nổi để xử lý nước thải thì công nghệ xử lý sinh học nước thải bằng màng sinh vật mang lại nhiều lợi ích đáng kể. Một là, mật độ các chủng vi sinh vật trong màng sinh vật cao hơn nhiều, tạo điều kiện xử lý tối đa nguồn nước thải. Hai là, ngoài việc loại bỏ các chất không mong muốn trong nước thải thì quá trình tiếp theo là loại bỏ các vi sinh vật này khỏi môi trường. Đối với các tế bào trôi nổi, việc khử trùng nguồn nước sẽ tốn một chi phí lớn, do vậy việc áp dụng màng sinh vật trên các giá thể cố định thể hiện ưu thế lớn. Với những ưu điểm này, các nhà khoa học đã đề xuất công nghệ xử lý nước thải ứng dụng màng sinh vật được xem là giải pháp thân thiện môi trường [50].