微濾可以有效去除小顆粒有機物和懸浮固體，但天然和人工合成的有機物僅用微濾的方法是不能去除的，需要與其他方法相結合，微濾結合混凝、吸附預處理處理飲用水越來越引起人們的關注，最普通的方法就是投加金屬鹽混凝劑和粉末活性炭（PAC），混凝和吸附作為微濾的預處理不僅可以提高膜通量，降低天然有機物（NOM）以獲得高質量的出水，還可以減緩膜污染，延長清洗周期。混凝預處理所需的反應時間很短，投加混凝劑后，絮體尺寸很快大于膜孔徑，不需要長時間混凝，經混凝處理后的水即可進入膜分離單元。由于微濾技術可以去除水中濁度和微生物，日本在20世紀90年代中期就開始了大規模應用。
陶瓷膜具有高的抗破損能力和長的使用壽命，日本已經建立了30多家死端陶瓷膜過濾系統生產飲用水，的生產能力為3,400m3/d，為了提高溶解性污染物的去除率，用活性炭和膜技術結合催化氧化技術去除溶解性污染物。投加活性炭還可以改善過濾性能，維持系統穩定運行。有研究表明粒徑為1μm的PAC比通常的PAC（粒徑為10μm）具有更強的吸附能力，達到同樣的去除UV254效果時，只需要通常PAC的1/3。催化氧化可以有效去除溶解性錳離子，氧化產物被陶瓷膜截留。這些飲用水廠為了減少運行和維護費用，都采用了聚鋁進行混凝預處理以改善膜過濾性能。PAC投量從10mg/L增加到50mg/L，過濾性能逐漸提高，即使減少聚鋁投量，也可以維持穩定的過濾性能。當PAC投量為50mg/L時，由于臺風使進水濁度增大到60NTU，但過濾性能未受影響。
趙鵬等人用兩個PAC結合微濾技術處理河水，在兩個反應器中維持很高的出水通量，達到167L/m2·h，實驗證明不同粒徑的PAC，在高通量下都對有機物有很好的去除率，在反應器中PAC濃度高達20g/L，有機物去除率為60%～80%。通過分析膜表面的PAC污染層，發現吸附的金屬離子起的作用比吸附的有機物的作用大，原水中的小顆粒物質和金屬離子對PAC層的形成起了重要作用，因為帶正電的膠體和金屬離子進入PAC顆粒間的縫隙并且中和表面帶負電的PAC。由于大粒徑PAC具有大的縫隙和較小的比表面積，在相同通量下，投加大粒徑PAC的反應器比投加小粒徑PAC污染要嚴重得多。
當用PAC作為吸附劑時，如果接觸時間太短，就不能使PAC充分發揮吸附作用，因此，應保證有效的接觸時間以提高吸附效率。還可以改進PAC性質，即通過粉碎普通的PAC來制造亞微粒PAC（直徑在0.8～0.6μm之間），將其用作微濾前的吸附劑處理飲用水。試驗表明亞微粒PAC吸附NOM非常快而且比普通PAC有更強的吸附能力。不同的接觸時間對去除NOM效果不同，隨接觸時間的延長去除率增大，但是在大于1min后，去除率增大很緩慢。用亞微粒PAC不僅可以縮短接觸時間而且可以節約75%的混凝劑。韓國的Jeong-ikOh等人研究微濾結合在線快速攪拌器投加混凝劑生產飲用水。在混凝劑（聚鋁）投量分別為0.0mg/L，0.9mg/L，1.1mg/L，1.3mg/L和2.2mg/L時分析膜阻力的變化，發現在投加混凝劑之前和之后顆粒尺寸分布沒有改變，都在8～20μm之間。處理效果的混凝劑投量既要使膜的阻力最小又要使混凝達到效果，即投加混凝劑后顆粒表面的電勢接近于零。當電勢接近于零時，顆粒間排斥力最小，顆粒很容易凝聚。當投藥量為1.1mg/L時，膜阻力最小，電勢接近于零。在線混凝有很多優點，包括可以降低投藥量、縮短反應時間、降低能耗和減少水頭損失等。
有一種新型聚偏氟乙烯（PVDF）中空纖維膜具有高的出水水質、高的去除率、高物理強度和高的化學穩定性。膜孔徑為0.05μm，可以有效去除病原體，在TMP為0.05MPa，溫度為25℃下，純水通量高達1000L/m2·h。PVDF中空纖維膜有很強的抗氧化性，可用于飲用水生產，工作通量大于83L/m2·h。通量在42～208L/m2·h時，PVDF中空纖維膜的TMP很穩定，出水水質好。但在壓力為12MPa或者拉長100%后膜就會被破壞。日本的大中型水廠主要應用兩類新型膜，一類是大孔徑微濾膜，孔徑為2μm，能很好的去除粒徑大于2μm的顆粒，也可以去除致病原生動物，在MP為0.01MPa，通量為208L/m2·h下，對隱孢子蟲的去除大于六個數量級。另一類是PVDF中空纖維膜，孔徑0.03～0.1μm，具有良好的機械性能和化學性能，通量大。大孔徑微濾膜在沒有化學清洗的條件下連續運行了六個多月，TMP小于0.004MPa，出水通量為150L/m2·h。實驗使用了兩個不同孔徑的PVDF膜，膜A孔徑0.1μm，在TMP小于0.08MPa，出水通量為125L/m2·h的條件下處理地下水，穩定運行了六個多月。膜B孔徑為0.05μm，在TMP小于0.08MPa，通量為104L/m2·h條件下處理地表水，穩定運行了五個多月。