Principiul de proiectare al echipamentelor de desalinizare a apei de mare se bazează pe permeabilitatea selectivă a membranelor semi-permeabile. Sub presiune mare, apa de mare este forțată printr-o membrană de osmoză inversă. Moleculele de apă trec prin porii membranei pentru a forma apă proaspătă, în timp ce ionii de sare și alte impurități dizolvate sunt reținute și evacuate ca saramură concentrată. Prin urmare, cheia pentru proiectarea sistemului este stabilirea unei presiuni de funcționare suficient de mare (de obicei mult mai mare decât presiunea osmotică a apei de mare) pentru a depăși tendința naturală de osmoză și a realiza procesul de separare inversă.
Echipamentul de desalinizare a apei de mare constă de obicei dintr-o unitate de pretratare, o unitate de presurizare, o unitate de separare cu membrană și o unitate de post-tratare. Secțiunea de pretratare îndepărtează solidele în suspensie și materia organică prin filtrare cu nisip, ultrafiltrare sau dozare chimică pentru a preveni murdărirea membranei. Unitatea de presurizare este alimentată de o pompă de-înaltă presiune. Unitatea de separare cu membrană este miezul, folosind mai multe vase sub presiune conectate în serie și paralel pentru a realiza procesarea la scară largă-. Post-tratamentul este utilizat pentru ajustarea pH-ului, mineralizarea sau dezinfectarea, asigurându-se că apa produsă îndeplinește standardele de apă potabilă.
Sistemele de desalinizare a apei de mare pun un accent deosebit pe recuperarea energiei și pe îmbunătățirea eficienței. De exemplu, un dispozitiv de recuperare a energiei (ERD) este utilizat pentru a recupera energia de presiune din saramura concentrată pentru a reduce consumul total de energie. Simultan, prin optimizarea aranjamentului membranei, controlul ratelor de recuperare și reducerea murdării membranei, stabilitatea operațională și eficiența economică a sistemului pot fi îmbunătățite în continuare. În general, proiectarea echipamentului de desalinizare a apei de mare cu osmoză inversă este în esență un „sistem de separare selectivă condus de presiune înaltă”, ținând cont de calitatea apei, consumul de energie și stabilitatea operațională-pe termen lung.