Несмотря на то, что вы не хотите писать временный конфигурационный файл, лучший способ сделать это - разместить ваши службы в отдельном домене приложений.
Перед созданием вашего AppDomain, извлеките конфигурацию из базы данных и запишите ее в файловую систему, затем, когда вы создаете свой AppDomain, укажите его на временный файл конфигурации, который вы извлекли из базы данных в качестве источника конфигурации.
Конечно, конфигурация в базе данных должна быть либо полным файлом app.config, либо вам придется объединить его с каким-то файлом конфигурации шаблона, в котором есть какие-либо другие биты конфигурации не-serviceModel для остальная часть вашего приложения.
Реализация этого таким способом является довольно аккуратным решением и хорошо работает (использовали его раньше).