膜污染是因一系列物理化学作用和生化作用而产生的。浓差极化会加剧膜的污染，因为它会增加膜附近污染物的浓度。对于膜材料和其应用来说，单一组分的污染一般较固定。总的来说，物理-化学污染是与生物增长无关的污染，主要与进水中的成分有关，即蛋白质和胶体-颗粒物。

  由内到外膜污染程度是物理性质（如表面孔隙率、通量）和膜表面化学物质共同决定的。对相同公称直径不同材质的膜进行污染研究时发现，通过增大表面孔隙率来维持高通过是最不可取的。并发现低通量运行膜内部污染会增加。

  UF膜不易被大分子颗粒污染，因为其孔径小，大分子不易通过。UF膜MF膜的表面化学性质，如亲水性和表面电荷，都对膜的污染程度起重要的绝定作用。