在中國，人均淡水資源占有量僅為世界平均水平的1/4。而且隨著經濟的發展，許多城市都出現水不夠用的情況，同時水體污染情況卻非常嚴重，全國僅有46%的天然水體水質達標。在這種水資源供給與需求矛盾非常尖銳的情況下，中水回用技術的使用，能有效開辟“第二水源"，大大減少對“上水"的消耗。

目前采用較多的中水回用技術是通過膜技術或膜技術與其他技術的組合，把污水處理到符合一般城市雜用水或工業生產用水等用途的要求。例如膜生物反應器就是一種結合生物處理與膜技術的污水回用技術。一般污水在采用生物法進行處理后，水與活性污泥的分離通常經過二次沉淀池完成，而在膜生物反應器中，采用微濾膜或超濾膜作為水與活性污泥分離的介質。

這些膜是一些多孔的材料，孔徑為0.2～0.01微米，能讓水通過，但能有效攔截污水中各種肉眼看不見的顆粒，甚至還可以攔截細菌和病毒。被攔截下來的活性污泥回到生物處理的工序中，加大了工序中活性污泥的總量，提高了生物處理的效率，而出水水質則得到了很大的提高。經過膜生物反應器處理的中水澄清透明，感觀上與自來水類似，可供一般市政或普通工業使用。

反滲透技術是另一種廣泛應用在中水回用方面的膜技術。反滲透膜是精細的膜產品，能截留小孔徑相當于0.0001微米的物質。經過一般工藝處理后的污水，經過水泵的加壓，進入反滲透膜處理設備中，水可以透過反滲透膜流出，水中殘留的鹽分、有機物等98%以上被攔截。反滲透的出水水質和進水水質直接相關，通常城市污水通過反滲透技術處理，出水水質甚至超過自來水的水質，可用在對用水要求很高的半導體工業等方面。