Esto hace posible que empleando un único reactor pero cambiando su modo de operación se puedan conseguir distintos objetivos de depuración: eliminación de materia orgánica, de materia orgánica y nitrógeno, de materia orgánica y fósforo, y también de materia orgánica, nitrógeno y fósforo.
Estos sistemas se caracterizan por su fácil control y flexibilidad, ya que permiten la posibilidad de controlar de forma sencilla el tiempo que se dedica a cada una de las etapas del proceso. En cada etapa se establecen unas condiciones ambientales, y para modificar la duración de cada una de ellas tan sólo es necesario actuar sobre los controladores que conectan y desconectan las bombas y soplantes.
En la mayoría de los casos la operación de los SBR, consta de cinco etapas que se realizan de manera secuencial: llenado, reacción, sedimentación, vaciado y fase de inactividad.
En esta fase se produce la entrada de agua bruta al reactor. El sistema de control SBR se encarga de la apertura y cierre de válvulas. El llenado se puede realizar en condiciones aerobias o anaerobias, dependiendo de intereses.
En esta fase el volumen del reactor es máximo y se encuentra en completa agitación. Dependiendo de la estrategia de funcionamiento, se disponen fases aerobias y anaerobias.
En esta fase se realiza la purga de fangos, con objeto de controlar la edad del mismo. Esta fase suele durar de 1,5 a 4 horas.
Al finalizar la fase de reacción el sistema desconecta los mecanismos de aireación y agitación decantando el fango por gravedad. El tiempo de decantación depende de las características del fango pero suele durar entre 30 minutos y 1 hora.
Durante este periodo se extrae el efluente del interior del tanque.
Esta fase corresponde al intervalo de tiempo entre el vaciado y el comienzo de la fase de llenado.