在單段系統中，兩個或兩個以上膜組件并聯在一起，進水、產水和濃水均由總管管路系統分別相聯。其它方而與單組件系統相同，單段系統通常用于要求系統回收率小于50%，例如海水淡化
下圖為含6芯元件的組件所構成的單段系統:
圖5-4 單段系統
多段系統
當要求系統回收率更高時采用一段以上排列系統，就不會超過單支元件的回收率極限，通常兩段式排列系統就可實現75%的系統回收率，而三段式排列系統則可達到更高的系統回收率，這此回收率的確定是以每一段采用含6支膜元件的組件推算出來的，如使用僅能容納3支元件的較短的壓力容器時，為了達到相同的回收率，段數要加倍。一般而言，系統回收率越高，必須串聯在一起的膜元件數就應越多。為了平衡被拿走的產水并保持每段內原水的流速均勻性，每段壓力外殼的數量按進水水流方向遞減。一個典烈的排列比例為2:1，排列比例定義為兩個相鄰段內壓力容器數量之比，下圖為4:2排列的兩段系統：
圖5-5 兩段式排列系統
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