膜是最适合废水循环和再利用的技术，膜技术将是废水深度处理的首选技术。其优点是几乎可完全脱除ss、一般的细菌、病毒、大肠杆菌等，且可脱色，减少生成三氯甲烷 (thm) 的前驱物，出水优良，由于膜装置占用的空间小，特别适合于老厂改造升级或建厂空间受限制的条件下采用。
在城市污水的处理、回用中，膜过程常用于二级处理后的深度处理中，多以微滤(mf)、超滤 (uf)替代常规深度处理中的沉淀、过滤、吸附、除菌等处理，以纳滤膜(nf)、 (ro)进行水的软化和脱盐。在中水回用中，目前使用最多的是以 mf、uf与活性污泥组成的膜生物反应器。
工业废水组成各不相同，回用目的也各异，膜技术的应用也多种多样。但不管在哪一种废中，膜技术都必须与其他技术合理配合才能发挥其作用。因为污水的成分极其复杂，不同的回用目的，要求的和处理工艺也各不相同，任何一种单一的水处理技术都难以达到回用水的水质要求。
一般认为 mf可脱除污水中微生物、细菌、虫卵、病毒，uf 可脱除污水中的大分子，如蛋白质、腐殖酸及某些生成 thm 的前驱物和染料。经 mf和 uf处理的污水溶解盐及大部分离子仍难以脱除，必须经 ro膜 才能将这些组分脱除。二级出水经 ro 处理后可达到标准，其脱盐率可达90%以上，水回收率 75%以上，cod 和 bod 的 去 除率 85% 以上。但 ro 需在较高压力下操作，费用较高，以前在中使用比较多的是 mf 和。近年开发的 nf膜可截留相对分子质量大于200的低分子及二价和高价离子，对一价离子截留率很低，因此可在较低压力下操作，且透水量大，运行费用低，在污水处理中可去除所有病毒、细菌、农药、表面活性剂以及三氯甲烷前驱物，这类物质 会与水中 氯(如杀菌时加氯)反应生成 thm 之类的致癌物质，由于这类前驱物大多为低分子有机物，用常规的水处理技术及 mf、uf均难以很好脱除，而 nf 可除去二级出水中90%以上的溶解碳和 thm 前驱物以及2/3的盐度、4/5 的硬度，出水符合美国 1986年法律对污染物的规定。
荷电膜的电渗析是在电场力作用下的膜过程，多用于工业废水的处理和回用，如电镀废水中金属离子之类的荷电离子的分离、回用。液膜技术因可利用化学反应促进传质过程，传质速度快，分离效率高，在含酚废水等的处理中已有中试规模的应用研究。
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