近年來，我國每年排污水量約400-500億m3，經處理后排放的僅15-25%，由于污水到處橫流，使我國各大水源都產生不同程度的污染，水環境嚴重惡化。所以，加強污水深度治理，使之不僅達標排放而且還可大量回用，非常必要，這對改善水環境、緩解水資源的不足，節約寶貴的水資源都是十分重要的。城市及工業污水經過深度處理后可用于農業灌溉、工業生產、城市景觀、市政綠化、生活雜用、地下水回灌和補充地表水等方面的應用。傳統水處理技術能夠消除部分污染物，將COD、BOD以及重金融等污染物指標降到安全排放標準或雜用（中水）標準，但無法完全消除排水中所含的微量溶解性污染物。采用反滲透膜技術可徹底去除這些污染物，實現嚴格意義下的污水再生。用傳統處理工藝和膜技術集成，可將污水或廢水變成不同水質標準的回用水，或使之循環回用，這樣即緩解了供求矛盾，又減少了污染，還可促進環保產業的發展。
水環境質量的嚴重惡化和經濟的高速發展，迫切要求有相應的污水廢水資源化的技術。在這一領域中膜分離技術占有重要的位置和作用。膜分離作為一項高新技術在近40年來迅速發展成為產業化的高效節能分離技術過程。40多年，電滲析、反滲透、微濾、超濾、納濾、滲透汽化，膜接觸和膜反應過程相繼發展起來，在能源、電子、石化、醫藥衛生、化工、輕工、食品、飲料行業和日常生活及環保領域等均獲得廣泛的應用，產生了顯著的經濟和社會效益。社會的需求使膜技術應允而生，也是社會的需求促使膜技術迅速發展，使膜技術不斷創新、技術進步，完善，成為單元操作，成為集成過程中的關鍵。
1 連續膜過濾技術（CMC）
中空纖維膜由于比表面積大，膜組件的裝填密度大，所以設備緊湊；這種膜因紡制而成，工藝簡單，所以生產成本一般低于其它的膜：由于沒有支撐層均可以反向清洗，特別是一些耐污染性好，對氧化性清洗劑耐受性好的膜的出現，使得在大規模的污水處理工程中，中空纖維膜的應用有獨特的優勢。
CMF技術的核心是高抗污染膜以及與之相配合的膜清洗技術，可以實現對膜的不停機在線清洗清洗，從而做到對料液不間斷連續處理，保證設備的連續高效運行。
CMF目前主要用于大型城市污水處理廠二沉池生水的深度處理回用，海水淡化或大型反滲透系統的預處理。地表水地下水凈化、飲料澄清除濁等。
2 膜生物反應器（MBR）
膜生物反應器是膜分離技術和生物技術結合的新工藝。用在污水廢水處理領域，利用膜件進行固液分離，截留的污泥或雜質回流至（或保留）在生物反應器中，處理的清水透過膜排水，構成了污水處理的膜生物反應器系統，膜組件的作用相當于傳統污水生物處理系統中的二沉池。
MBR中使用的膜有平板膜、管式膜和中空纖維膜，目前主要以中空纖維膜為主。
生活污水經MBR處理后，生水水源已達到很高的水標準。此方法不僅限于處理生活污水，MBR技術也廣泛地用于染色廢水，洗毛廢水、肉類加工污水等水處理系統。MBR系統的另一個特點是規模可大可小，小裝置可用于一個家庭，大型裝置日處理量可達數萬立方米。
3 反滲透技術（RO）
反滲透技術是20世紀60年代初發展起來的以壓力為驅動力的膜分離技術。該技術是從海水、苦咸水淡化而發展起來的，通常稱為“淡化技術”。由于反滲透技術具有無相變，組件化、流程簡單，操作方便，占面積小、投資少，耗能低等優點，發展十分迅速。RO技術已廣泛用于海水、苦咸水淡化，純水、超純水制備，化工分離、濃縮、提純，廢水資源化等領域。工程遍布電力、電子、化工、輕工、煤炭、環保、醫藥、食品等行業。
廢水資源化是有開發增量淡水資源與保護環境雙重目的。無機系列廢水處理與海水苦咸水淡化采用同類裝并具有較多共性工藝技術。RO可使廢液中的銅、鉛、汞、鎳、銻、鈹、砷、鉻、硒、銨、鋅等離子脫除除90-99%。
目前，反滲透技術在城市污水深度處理，一些工業廢水深度處理方面的應用受到了高度重視，包括中水回用，污水處理廠二級出水的深度處理，經初級處理后的工業廢水深度處理制取優質淡水。中東不少缺水國家，在大量采用反滲透海水淡化技術的同時，引入反滲透技技術處理二級污水，出水水質可達TDS ≤80mg/L，擴大了淡水資源。如中東地區、澳大利亞、新加坡等國都有這方面的大型工程實例。
4 集成膜過程污水深度處理方法
集成膜過程是將超濾/微濾與反滲透（或納濾）結合使用，形成能夠滿足各咱回用目的的污水深度處理工藝。超濾、微濾可以作為獨立的高級三級處理方法，也是反滲透過程理想的預處理工藝，抗污染能力強、性能優越的超濾、微濾單元代替了復雜的傳統處理工藝，而且出水品質遠高于三級出水指標，不但完全可以去除污水中的細菌和懸浮物，對COD、BOD也有一定的卻除效果。在超濾、微濾之后使用的反滲透膜，其清洗周期由采用傳統預處理工藝的3-4周增加到半年以上，膜壽命可延長到達-6年。膜集成污水再生工藝具有系統穩定、維護少、占地小、化學品用量少、流程簡單和運行費用低等優點。
新一代中空纖維超濾（微濾）膜與傳統產品相比，具有機械強度高、抗氧化、抗污染、高通量等特點，在運行工藝上，采用了低壓操作、反沖清洗、氣水沖洗等新技術，使得超濾膜裝置能夠在污染傾向極強的污水介質中保持穩定的性能，超濾膜的使用范圍因此擴展到了能適應于多種復雜的介質環境，同時大大擴展了反滲透技術的應用范圍，新一代的超濾膜及其系統應用技術的應用范圍，新一代的超濾膜及其系統應用技術將膜技術帶到了一個全新的時代，徹底改變了膜法水處理技術必須依托于復雜、精細的預處理系統的形象，使膜技術應用于二級出水、三級出水以及多種原廢水等許多復雜的水質體系的深度處理。
5 傳統處理方法
傳統污水三級處理工藝，主要的工藝單元有石灰澄清、重碳酸化、絮凝、沉降、過濾和氣浮等。根據具體污水排入物質的成分的不同，處理方式有所差異。傳統處理工藝存在著工藝復雜、水利用率低、化學品消耗量大的弊病，而且由于無法徹底去除生物絮體及膠體物質，致使清洗頻繁，影響了出水水質。
