由于预处理系统中存在多个工艺，其优化设计的首要问题是各工艺的内部参数优化。以超滤膜通量为例，设计通量高则元件数量少、设备投资少，但负荷重、清洗与衰减周期短、换膜成本高。以软化设备的控制方式为例，定运行时间再生方式的设备成本低，但再生周期的裕度大、再生盐耗与水耗高;定生产水流量再生方式的设备成本高，但再生周期的裕度小、再生盐耗与水耗小。针对不同的原水浊度及原水硬度，存在不同的超滤通量与软化器再生方式。

  预处理系统优化设计的另一个突出问题是各分工艺的配合。以超滤工艺前处理为例，当原水浊度较低时，不用附加超滤前处理;当原水浊度较高时，则应采用盘滤器或纤维过滤器作为超滤前处理;当原水COD（COD自动在线监测仪)较高时，甚至还应附加曝气生物滤池(BAF)作为超滤前处理。

  预处理系统中除铁、除锰、除氯的工艺形式简单、处理*，易于达到工艺目的，适合的工艺及参数设计即可满足膜系统要求。对于以除有机物为目的的过滤工艺和以防止难溶盐结垢为目的的阻垢工艺而言，不同的工艺形式会产生不同的处理效果，而过滤及阻垢工艺的处理效果直接影响着膜系统的设计水平与运行效果。因此，预处理产水中表征过滤工艺效果的污染指数(即SDI)及难溶盐饱和度等水质指标，成为联结预处理及膜系统前后两系统设计的重要纽带。

  预处理系统产水的污染指数越低，对预处理工艺水平的要求越高，预处理系统的投资与运行成本也越高;而污染指数越低，对膜系统的污染越轻，膜系统投资与运行成本就越低。如何平衡这两个设计成本即成为反渗透系统设计中的典型问题之一。