基于下列原因，設計多級反滲透膜法處理系統(tǒng)：
? 常規(guī)的產(chǎn)水出水品質不夠理想；
? 不允許采用離子交換作為后處理(不允許采用再生藥品)；
? 脫除病毒、細菌、熱源和有機物特別重要；
? 需要非常高的反滲透膜系統(tǒng)可靠性。
制藥和醫(yī)藥生產(chǎn)工藝用水一般設計成產(chǎn)水多級系統(tǒng)，多級膜處理系統(tǒng)實際上是兩個傳統(tǒng)反滲透膜系統(tǒng)的組合，首級的產(chǎn)品水作為次級的進水，兩級既可以是單段式，也可以是多段式，既可以是一次通過式，也可以有濃水再循環(huán)運行模式。
下圖為多級反滲透膜系統(tǒng)的示意圖，二級（RO2）的濃水回流到RO1的進水端，這是因為其品質仍比進入反滲透膜系統(tǒng)原水水質好，同時RO2的進水水質高（RO1的產(chǎn)水），因此RO2可比RO1有更高的水回收率，就可以使用較少的反滲透膜元件。
二級反滲透膜系統(tǒng)
只要不超過反滲透膜元件允許進水壓力范圍（對于陶氏膜BW系列元件，41bar），整個系統(tǒng)可以只設置一臺高壓泵，而不需要每一級單獨設泵，此時，二級由RO1的產(chǎn)水壓力來推動，但是在任何時間和條件下，同一段的產(chǎn)水壓力與同一段的進水或濃水壓力的差值（即背壓）不得大于0.3bar。也可以設置一個中間過渡水箱以收集RO1反滲透膜的產(chǎn)水，然后再利用高壓泵向二級反滲透膜裝置供水，但該水箱要采取細致的措施防止受灰塵和微生物的污染。
產(chǎn)水電導率在多數(shù)情況下是產(chǎn)水品質較重要的參數(shù)，由于二氧化碳無法被反滲透膜所脫除，它會存在于成品水中，形成碳酸引起電導率的上升，通過將進水pH加堿調節(jié)到8.2左右，就可以阻止CO2透過反滲透膜，在此pH條件下，所有的二氧化碳會轉化成碳酸，而碳酸能被膜很好地除去，在RO1的進水或產(chǎn)水中均可以加入NaOH，在產(chǎn)水中加NaOH時，加入量非常小，這是因為RO1產(chǎn)水幾乎不存在緩沖能力，但在RO1的進水中加堿要千萬小心，防止碳酸鈣沉淀，在pH8.2左右容易發(fā)生碳酸鈣沉淀。采用加堿處理方法，一般情況下，原水含鹽量不高時采用二級反滲透膜工藝，系統(tǒng)產(chǎn)水電導率可達<1μs/cm（25℃）。
