Tingginyakandungan Bahan Organik Alami (BOA) pada air sungai Martapura dapat menyebabkan terjadinya fouling pada  proses pengolahan air menggunakan membran MF-SA.  Pra-pengolahan koagulasi dua-tahap diduga lebih baik dalam menyisihkan kandungan BOA hidrofobik dan hidrofilik. Tujuan penelitian adalah mengidentifikasi karakteristik air sungai Martapura dan membran MF-SA, menganalisis pengaruh koagulasi dua-tahap terhadap kinerja membran MF-SA serta mendapatkan permodelan fouling paling tepat pada proses hibrid koagulasi dua-tahap dan MF-SA. Koagulan yang digunakan adalah Tanah Lempung Gambut (TLG). Sistem filtrasi pada membran MF-SA menggunakan sistem aliran cross-flow.Pengukuran UV₂₅₄, E₄/E₆ dan warna menggunakan metode spektrofotometri serta uji KMnO₄ dilakukan menggunakan titrasi permanganametri.Hasil penelitian menujukkan bahwa pengukuran warna dan zat organik KMnO₄ berada diatas baku mutu dengan nilai berturut-turut sebesar 91,59 PtCo dan 205,10 mg/L. Nilai UV₂₅₄ dan E₄/E₆ yang dihasilkan yaitu 0,436 1/cm dan 2,51 1/cm. Nilai permeabilitas membran MF-SA yang didapatkan yaitu 196,42 L/jam.m². Kondisi operasi terbaik pada proses hibrid koagulasi dua-tahap dan MF-SA didapatkan pada dosis 60 mg/L dan tekanan filtrasi 2 bar dengan penyisihan BOA meliputi UV_254, Warna dan KMnO₄ berturut-turut sebesar 96,94%, 97,90% dan 99,80% dengan nilai  fluks yaitu 680,09 L/jam.m². Permodelan fouling yang paling tepat mempresentasikan fouling pada proses hibrid koagulasi dua-tahap dan MF-SA adalah kurva saturasi.