MongoDB n'est pas un accélérateur de requête magique. Votre site ne supportera pas une charge multipliée par 10 simplement parce que vous passez à mongo.
À en juger par vos chiffres, je soupçonne qu'il y a eu saturation des ressources. MySQL peut certainement faire beaucoup plus que 500 QPS.
Savez-vous quel était votre goulot d'étranglement ? Je parierais que vous avez beaucoup moins de RAM que nécessaire, les données doivent être extraites du disque et le disque est saturé. À ce stade, aucun technicien DB ne vous aidera, à moins que vous n'obteniez plus de fer (ou supprimiez certaines données).
En ce qui concerne les performances médiocres de mongo, il est difficile de dire sans les détails.