二级反渗透也称为双级反渗透。在纯水工艺中，双级反渗透系统是非常重要的工艺技术。双级反渗透系统与一级反渗透的系统主要是给排水含盐一般＜50mg/L，硬度与污染性物质的浓度很低，不容易产生整体系统性污染等主要差别。
根据反渗透系统设计方案的要求造就低给排水含盐度、低空气污染物浓度值、高均值膜通量、高沟道效应度、高系统回收率的两低三高特点组成了二级系统设计方案的主要基本。
二级反渗透系统的方案设计主要包含元器件种类、元器件数量、流程长度、膜堆结构等，且包含系统收率、系统功能损耗、产水盐量、段通量比（2段通量之比）与段浓水比（2段膜壳浓水总流量之比）等多个经济性指标。
由于二级系统工艺的产水含盐量远低于一级系统工艺的进水含盐量，所以二级系统浓水总是回流至一级系统前，与一级系统进水混合为一级系统给水。该工艺结构不仅提高了两级系统的回收率，也在一定程度上提高了两级系统的脱盐率。
低电压膜的除盐率较低，髙压膜的除盐率较高；二级系统均采取髙压膜时的系统除盐率大但耗能也高，而均运用低电压膜时的系统除盐率低但耗能也低。
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