where句に何か奇妙なことがあります。
テストする場合:(A AND B)OR(A OR B)
A => a.establishment_name LIKE '".$search_value."'
B => a.location_id = '".$location_search_value."'
Aが真の場合、bが真である必要はありません。そして、これはあなたの3番目の例が機能していないことを説明しています。値をテストし、説明に基づいて正しいWHERE句を作成する必要があると思います。
if($search_value != "" && $location_search_value == "") {
$where = "a.establishment_name LIKE '".$search_value."'";
} else if ($search_value == "" && $location_search_value != "") {
$where = "a.location_id = '".$location_search_value."'";
} else {
$where = "(a.establishment_name LIKE '".$search_value."' AND a.location_id = '".$location_search_value."')";
}
$query = "SELECT a.*, b.location_name ".
"FROM establishment a ".
"JOIN location b ON a.location_id = b.location_id ".
"WHERE ".$where;