膜分離技術(shù)包括微濾、納米過濾、超濾、滲析、反滲透、電滲析、氣體分離等，其以處理效果好,能耗低，占地面積小，操作管理容易等特點而倍受關(guān)注。微濾可以去除沉淀不能除去的包括細菌、病毒在內(nèi)的懸浮物，還可以除磷；超濾已被用于去除腐質(zhì)酸等大分子；反滲透已被用于降低礦化度和去除總?cè)芙庑怨腆w(t ds) ；使用反滲透對于城市污水處理廠二級出水的脫鹽率達 90%以上，水的回收率達 75%左右， cod和 bod的去除率達 85%左右 (超濾大于 50% )，細菌去除率 90%以上，對于含氮化合物、氯化物和磷也有較為優(yōu)良的脫除性能；納米過濾介于反滲透和超濾之間，工作壓力在 015～1mpa,可以截留 200～400道爾頓以上的分子，產(chǎn)水量也較大，如在 827 kpa時達 1 020 l / (m2•d)。納米過濾可以直接去除一切病毒、細菌和寄生蟲，同時大幅度的降低溶解有機物 (消毒副產(chǎn)物的前體 )，它可將 thms (三鹵甲烷 )和haas(鹵代乙酸類物質(zhì) )前驅(qū)物去除 90%，硬度去除 85%～95%，一價離子去除率大于 70% (操作壓力為482～689 kpa時 )，在軟化水的同時減少溶解固體，低壓大水量使得納米過濾的運行費用大大降低。為減少消毒副產(chǎn)物和溶解有機碳，用納米過濾比用傳統(tǒng)的處理和用臭氧加活性炭更便宜。
目前，膜分離作為中水回用技術(shù)已在我國天津、大連、沈陽等嚴重缺水的北方地區(qū)得到了廣泛的應用。 1998年，大連大器公司設計的 200 m3/d的膜中水回用裝置就己在大連投入運行；天津德人公司首先開發(fā)了重力淹沒式膜生物反應器，該技術(shù)在 2000年己應用于天津普辰大廈的中水回用系統(tǒng)，處理規(guī)模為 25m3/d，該裝置占地僅 218m2，處理成本為 1105元 /m3； 2004年沈陽環(huán)境科學研究院采用膜生物反應器技術(shù)處理遼寧省通信公司沈陽分公司棋盤山培訓中心的生活污水，出水指標均好于《沈陽市中水水質(zhì)標準 》 的各項指標，并具有較好的脫氮功能。
可見膜分離技術(shù)無論從處理水質(zhì)還是從經(jīng)濟效益方面都將對中水回用的發(fā)展產(chǎn)生深遠的影響。