污水中的污染物通常可分為以下幾類。

①固體污染物 以溶解態（直徑小于1nm）、膠體態（直徑1~100nm）和懸浮態（直徑大于100nm）存在于水中。 在水質分析中，能穿透濾膜（孔徑約3~10μm）的稱為溶解固體（DS），不能透過的稱為懸浮固體或懸浮物（SS），兩者之和為總固體（TS）。懸浮物通常以懸浮物含量和濁度兩個指標來表征，采用適當的膜分離技術即可達到分離效果。

②需氧污染物 能通過生物化學和化學作用消耗水中溶解氧的物質稱為好氧污染物，其中大部分是有機物質。一般采用生化需氧量（BOD）、化學需氧量（COD）、總需氧量(TOD)和總有機碳(TOC)來表征其污染程度。

③營養性污染物 廢水中所含的氮（N）和磷（P）是植物和微生物的主要營養物質。超過一定濃度會導致水體富營養化。

此外，還有油脂類污染物、生物污染物（如致病菌、病毒、蟲卵等）、酸類、堿類、金屬污染物、有毒污染物等。

廢水中的這些成分對膜分離的用膜和分離工藝提出了特殊要求。例如，目前市售的反滲透膜大多具有較高的溶鹽去除率，可成功用于海水和苦威水的脫鹽，但對工業廢水中所含有機物，特別是各種低分子量有機物的脫除情況，鮮為人知。在一些復雜的工業廢水中，經常會出現成分相互干擾和膜污染加激等問題。有必要根據處理系統和脫除組分的性質進行實驗或中試研究后，才能選用合適的膜和優化的工藝過程。