應用中過高的運行成本制約了RO膜分離技術的廣泛推廣。
一方面是由于RO系統操作壓力高、能耗大，更重要的是伴隨整個運行過程的膜污染不僅導致操作壓力加大、脫鹽率下降，甚至需要頻繁更換價格昂貴的RO膜元件。
RO系統在高壓下運行時，進水中的懸浮物（SS）易堆積在RO膜表面形成濾餅層，溶解性有機物則可能吸附于膜面形成凝膠層，微生物或者其它膠體類物質等會依附于膜面，因水分子不斷透過導致濃水中的無機離子濃度過高則將在膜表面沉淀析出，從而產生一系列有機污染、微生物污染和無機污染。
以水回收率50%～75%為例，其RO濃水中鹽離子含量約為進水的2～4倍，膜表面產生的凝膠層或濾餅層還會大大降低Ca2+、Mg2+等難溶無機離子的溶度積。
可見，對于污廢水深度處理而言，RO系統將面臨多種污染的交互作用，運行和管理難度加大。
為了充分發揮RO可以脫出原水中絕大部分一價鹽離子和小分子有機物的技術優勢，進水必須經過嚴格的預處理。
在工程中，一般控制RO進水的濁度＜1NTU、污泥污染指數（SDI）＜5。
SDI是用來衡量水中膠體、淤泥、鐵錳氧化物和腐殖質等含量。
通常認為SDI＜3為極微量污染，SDI＞5為中等污染。
在運行中還要通過調節進水pH或投加阻垢劑等方法以防止膜表面產生結垢污染。
2、RO膜分離技術在污廢水處理中的應用2.1 高礦化度廢水處理中的應用2.1.1 礦進水處理以礦井水為代表的高礦化度廢水，其特點是礦化度高，尤其井下涌水，平均礦化度在1000mg/L以上，含有大量的Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、SO42-、HCO3-等離子，SS中有機成分少，COD低于1.5mg/L。
對于水資源嚴重缺乏的礦區，利用RO技術深度處理作為生產和生活用水已被廣泛推廣。
陳威等通過向礦井水中加藥絮凝、沉淀和快速過濾作為預處理，去除水中絕大多數的SS，確保了RO進水濁度＜1NTU。
出水經過RO處理，水中濁度去除率接近，脫鹽率達到96%，產水達到了飲用水水質標準，處理成本約5.17元/m3。
考慮到高礦化度礦井水中鐵、錳含量較高，且高濃度的Ca2+、SO42-離子可能在RO膜表面形成難以清除的CaSO4垢污染，王旭輝等通過曝氣，將水中的Fe2+氧化成Fe3+；通過向曝氣池中添加石灰乳調節水體pH，使Ca2+和Fe3+生成CaCO3和Fe(OH)3沉淀，再利用加入的PAM助凝劑和PAC絮凝劑使CaCO3和Fe(OH)3形成較大的絮體，于澄清池中去除；再通過錳砂濾池將出水中的Mn2+降低到0.04mg/L。
超濾（UF）對大分子有機物、病原體及懸浮物具有較強的截留作用，通常處理出水的SS崔玉川等對高礦化度礦進水經RO技術處理用于生活飲用水的工程案例進行整理：當原水中SS＜50mg/L，可采用微絮凝直接過濾作為RO的預處理；當SS＞50mg/L，采用絮凝、沉淀、過濾作為RO的預處理；當Fe＞0.3mg/L，需考慮采用錳砂濾池進行除鐵、過濾；當有機物含量較高時，需采用氯氧化、混凝、沉淀、過濾、活性炭吸附技術做預處理；當碳酸鹽硬度較高時，為防止在RO膜表面產生CaCO3沉淀污染，預處理工藝中需增加離子交換和脫CO2技術。
對于其它難溶鹽，可在RO進水前添加阻垢劑處理；當硅酸鹽含量較高時，可在絮凝階段投加石灰乳或MgO。
2.1.2 冶金行業廢水處理鋼鐵工業作為高耗水、高污染的資源型產業，其耗水量已占全國工業總耗水量的14%，將其進行深度處理回用于生產和生活，減少噸鋼耗新水量，已在冶金行業大力推行。
鋼鐵工業廢水水質成分復雜，各項指標波動較大，尤其Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、SO42-、F-及SiO2等含量均較高，若不對高價金屬離子進行預脫出，RO膜將會面臨嚴重的無機污染。
方忠海針對經過二級生化處理后的太鋼廢水，利用曝氣池曝氣氧化，使Fe2+氧化為Fe3+，投加NaClO提高對水體中Fe2+的氧化能力及殺菌效果；出水加石灰乳調節pH、加PAM和PAC進行絮凝，再經沉淀、快速過濾及活性炭吸附，去除水中的有機物、余氯、重金屬離子等。
出水經UF處理后，加還原劑、阻垢劑及酸后進入RO系統。
其中，添加NaSO3還原劑的目的是防止水中余氯氧化芳香聚酰胺材質的RO膜。
終，一級RO主要去除水中大部分的溶解鹽類、膠體、有機物等，產水一部分用作鋼廠工藝用水，另一部分加堿后經二級反滲透、離子交換系統處理，用于高壓鍋爐補給水。
陳小青等在預處理澄清池中聯合投加了粉末活性炭和石灰乳，以降低冶金工業廢水中60%～70%有機物和油類及部分Ca2+、Ba2+等高價離子，水中的SS和膠體物質去除近90%。
可有效預防水中高濃度的SO42-、F（高含量分別為-402mg/L和3.96mg/L）在RO膜表面形成CaSO4、BaSO4和CaF2沉淀污染。
活性炭對有機物和SS吸附效果較好，但屬于非選擇性吸附，在富含SS的污廢水前期預處理中使用，其高用量以及高價格勢必增大水處理成本。
一般只限用于工程應急使用。
2.2 難降解有機污廢水處理中的應用2.2.1 印染廢水和石化廢水處理印染廢水除含有大量染料、漿料外，還有無機鹽、酸堿等成分。
其色度高達4000倍，具有水量大、有機污染物含量高、水質變化大、可生化性差等特點。
齊魯青等采用O3-曝氣生物濾池做預處理，與UF+RO雙膜系統組合深度處理印染紡織廢水。
在處理過程中，利用O3初步降解廢水中的難降解有機物以提高其可生化性，再利用生物濾池進行生物降解和過濾，使水中的COD降低到27.4mg/L、SS