由于預處理系統(tǒng)中存在多個工藝，其優(yōu)化設計的首要問題是各工藝的內(nèi)部參數(shù)優(yōu)化。以超濾膜通量為例，設計通量高則元件數(shù)量少、設備投資少，但負荷重、清洗與衰減周期短、換膜成本高。以軟化設備的控制方式為例，定運行時間再生方式的設備成本低，但再生周期的裕度大、再生鹽耗與水耗高;定生產(chǎn)水流量再生方式的設備成本高，但再生周期的裕度小、再生鹽耗與水耗小。針對不同的原水濁度及原水硬度，存在不同的最優(yōu)超濾通量與最佳軟化器再生方式。
      預處理系統(tǒng)優(yōu)化設計的另一個突出問題是各分工藝的配合。以超濾工藝前處理為例，當原水濁度較低時，不用附加超濾前處理;當原水濁度較高時，則應采用盤濾器或纖維過濾器作為超濾前處理;當原水COD（COD自動在線監(jiān)測儀)較高時，甚至還應附加曝氣生物濾池(BAF)作為超濾前處理。
      預處理系統(tǒng)中除鐵、除錳、除氯的工藝形式簡單、處理效果顯著，易于達到工藝目的，適合的工藝及參數(shù)設計即可滿足膜系統(tǒng)要求。對于以除有機物為目的的過濾工藝和以防止難溶鹽結(jié)垢為目的的阻垢工藝而言，不同的工藝形式會產(chǎn)生不同的處理效果，而過濾及阻垢工藝的處理效果直接影響著膜系統(tǒng)的設計水平與運行效果。因此，預處理產(chǎn)水中表征過濾工藝效果的污染指數(shù)(即SDI)及難溶鹽飽和度等水質(zhì)指標，成為聯(lián)結(jié)預處理及膜系統(tǒng)前后兩系統(tǒng)設計的重要紐帶。
      預處理系統(tǒng)產(chǎn)水的污染指數(shù)越低，對預處理工藝水平的要求越高，預處理系統(tǒng)的投資與運行成本也越高;而污染指數(shù)越低，對膜系統(tǒng)的污染越輕，膜系統(tǒng)投資與運行成本就越低。如何平衡這兩個設計成本即成為反滲透系統(tǒng)設計中的典型問題之一。