Deniz suyunu tuzdan arındırma ekipmanının tasarım ilkesi, yarı-geçirgen membranların seçici geçirgenliğine dayanmaktadır. Yüksek basınç altında deniz suyu ters ozmoz membranından geçirilir. Su molekülleri membran gözeneklerinden geçerek tatlı su oluştururken, tuz iyonları ve diğer çözünmüş yabancı maddeler tutulup konsantre tuzlu su olarak boşaltılır. Bu nedenle sistem tasarımının anahtarı, doğal ozmoz eğiliminin üstesinden gelmek ve ters ayırma işlemini gerçekleştirmek için yeterince yüksek bir çalışma basıncı (genellikle deniz suyunun ozmotik basıncından çok daha yüksek) oluşturmaktır.
Deniz suyunu tuzdan arındırma ekipmanı tipik olarak bir ön arıtma ünitesi, bir basınçlandırma ünitesi, bir membran ayırma ünitesi ve bir-son arıtma ünitesinden oluşur. Ön arıtma bölümü, membranın kirlenmesini önlemek için kum filtreleme, ultrafiltrasyon veya kimyasal dozajlama yoluyla askıdaki katı maddeleri ve organik maddeleri giderir. Basınçlandırma ünitesine yüksek-basınç pompası tarafından güç verilir. Membran ayırma ünitesi, büyük-ölçekli işlemeyi gerçekleştirmek için seri ve paralel bağlanmış birden fazla basınçlı kap kullanan çekirdektir. Son-arıtma, üretilen suyun içme suyu standartlarını karşılamasını sağlamak üzere pH'ı ayarlamak, mineralleştirmek veya dezenfekte etmek için kullanılır.
Deniz suyu tuzdan arındırma sistemleri, enerji geri kazanımına ve verimliliğin arttırılmasına özellikle önem vermektedir. Örneğin, genel enerji tüketimini azaltmak amacıyla konsantre tuzlu sudan basınç enerjisini geri kazanmak için bir enerji geri kazanım cihazı (ERD) kullanılır. Eş zamanlı olarak membran düzenlemesini optimize ederek, geri kazanım oranlarını kontrol ederek ve membran kirlenmesini azaltarak sistemin operasyonel stabilitesi ve ekonomik verimliliği daha da geliştirilebilir. Genel olarak, Ters ozmoz deniz suyu tuzdan arındırma ekipmanının tasarımı, su kalitesini, enerji tüketimini ve uzun-vadeli operasyonel istikrarı hesaba katan "yüksek basınçla çalıştırılan seçici bir ayırma sistemidir".