有机污染是指特定有机物在膜表面的吸附和沉积， 是在分子水平上的吸附或在表面形成凝胶。如果不使用化学药品， 形成的有机沉积物通常不易去除。有机污染物物理控制的方法包括改变膜表面的亲水性、酸性有机液冲洗、加热预处理等。有试验表明， 用海藻酸钠水凝胶涂在PTEE 膜表面可以很大程度上阻止柑橘油的吸附； 用含有2％ 的柠檬酸冲洗膜15 min， 蒸馏出水的电导率增加到5 ～6 μS ／ cm。在膜蒸馏工艺前， 采用超滤对废水进行处理， 可有效防止石油衍生物在膜上形成的有机污染物。此外， 加热预处理可以降低废水中疏水性蛋白质的浓度， 从而防止渗透通量快速下降。

生物积垢是微生物在膜表面的积累和增长，它本身及其产生的诸如腐殖酸、蛋白质、多糖、羧酸等代谢产物附着在膜孔及膜表面， 导致出水量的损失以及其他操作问题。生物污染中最主要的污染是微生物代谢产物的污染。然而， 由于原料液的高盐度抑制了微生物在膜蒸馏过程中的活动， 此外膜蒸馏的工作温度一般高于大多数细菌的生长温度， 也是抑制微生物生长的另一个原因。因此， 与其他膜过程（如RO、NF、UF 和MF）相比， 在膜蒸馏工艺中生物污染物的生成量较少，但生物污染仍然可以发生在膜蒸馏工艺中。有研究表明， 使用H2O2、NaClO 既可除垢又能杀菌， 是目前常用的杀菌剂。