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反滲透是本水處理系統中最主要的脫鹽裝置，利用反滲透膜的選擇透過特性除去水中絕大部分可溶性鹽分、有機物及微生物等。

反滲透亦稱逆滲透（RO），是用一定的壓力使溶液中的溶劑通過反滲透膜（或稱半透膜）分離出來。因為它和自然滲透的方向相反，故稱反滲透。根據各種物料的不同滲透壓，就可以使大於滲透壓的反滲透法達到分離、提取、純化和濃縮的目的。

目前，較高選擇性的反滲透膜元件除鹽率可以高達99.75%。

預處理出水進入反滲透處理系統，在高壓泵提供的滿足反滲透運行的壓力作用下，大部分水分子和微量其它離子透過反滲透膜，經收集后成為產品水，通過產水管道進入後續設備；水中的大部分鹽分和膠體、有機物等不能透過反滲透膜，殘留在少量濃水中，由濃水管排出。在反滲透裝置停運時，由程序控制自動沖洗3~5分鐘，以免濃水側污染物、鹽分等沉積在膜表面，使反滲透膜在停機時能夠得到有效的保養。

反滲透膜經過長期運行后，會積累某些難以沖洗的污垢，如有機物、無機鹽結垢等，造成反滲透膜性能下降。這類污垢必須使用化學藥品進行清洗才能去除，以恢復反滲透膜的性能。