在中国，人均淡水资源占有量仅为世界平均水平的1/4。而且随着经济的发展，许多城市都出现水不够用的情况，同时水体污染情况却非常严重，全国仅有46%的天然水体水质达标。在这种水资源供给与需求矛盾非常尖锐的情况下，中水回用技术的使用，能有效开辟“第二水源"，大大减少对“上水"的消耗。

目前采用较多的中水回用技术是通过膜技术或膜技术与其他技术的组合，把污水处理到符合一般城市杂用水或工业生产用水等用途的要求。例如膜生物反应器就是一种结合生物处理与膜技术的污水回用技术。一般污水在采用生物法进行处理后，水与活性污泥的分离通常经过二次沉淀池完成，而在膜生物反应器中，采用微滤膜或超滤膜作为水与活性污泥分离的介质。

这些膜是一些多孔的材料，孔径为0.2～0.01微米，能让水通过，但能有效拦截污水中各种肉眼看不见的颗粒，甚至还可以拦截细菌和病毒。被拦截下来的活性污泥回到生物处理的工序中，加大了工序中活性污泥的总量，提高了生物处理的效率，而出水水质则得到了很大的提高。经过膜生物反应器处理的中水澄清透明，感观上与自来水类似，可供一般市政或普通工业使用。

反渗透技术是另一种广泛应用在中水回用方面的膜技术。反渗透膜是精细的膜产品，能截留小孔径相当于0.0001微米的物质。经过一般工艺处理后的污水，经过水泵的加压，进入反渗透膜处理设备中，水可以透过反渗透膜流出，水中残留的盐分、有机物等98%以上被拦截。反渗透的出水水质和进水水质直接相关，通常城市污水通过反渗透技术处理，出水水质甚至超过自来水的水质，可用在对用水要求很高的半导体工业等方面。