第1步：考慮進水水源、水質，進水和產水流量以及所需的產水水質。
膜系統的設計取決于將要處理的原水和處理后產水用途，收集系統設計資料及原水分析報告。
第2步：選擇系統排列和級數
常規的水處理系統排列結構為進水一次通過式，而在較小的系統中采甩濃水循環排列 結構，例如多數的商用水處理系統（超純水系統）；所需元件數量較少的有一定規模的系統，采用進水一次通過式難以達到足夠的系統回收率時，也采用濃水循環排列結構；在特殊應用領域如工藝物料濃縮和廢水處理，通常采用濃水循環排列系統。
RO/NF系統通常采用連續運行方式，系統中的每一支膜元件的運行條件不隨時間變化，但在某些應用情況下，如廢水處理或工藝物料的濃縮或當供水量小較小且供水不連續時，選用分批處理操作系統，此時，進水收集在原水箱中，然后進行循環處理，部分批處理操作是分批處理操作的改良，在操作運行過程期間，不斷向原水箱注入原水。
多級處理(兩級)系統是兩個傳統RO/NF系統的組合工藝，級的產水作為第二級的進水，每一級既可以是單段式或也可以是多段式，既可以是原水一次通過式也可以是濃水再循環式。制藥和醫藥用水的生產常選用產水多級處理工藝。若想取代第二級膜系統，可以考慮采用離子交換工藝。
第3步：膜元件的選擇
根據進水含鹽量、進水污染可能、所需系統脫鹽率、產水量和能耗要求來選擇膜元件，當系統產水量大于10gpm (2.3M3/h)時，選用直徑為8英寸長度為40英寸的膜元件，當系統較小時則選用小型元件。當要求*產水水質時，通常使用離子交換樹指對RO/NF產水進行深度處理。
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