水污染治理的战略目标调整使污水处理技术路线也发生了重大变革，关键性的转变是由单项技术转变为技术集成。要调整到以水的综合利用为目的，进行技术的综合、集成，以满足城市污水的再生与资源化需要。城市污水处理厂普遍采用以除磷脱氮为重点的强化二级生物处理技术并增加三级处理流程，包括多种类型的过滤技术和现代消毒技术；同时，可采用当代如微滤膜过滤、反渗透、膜生物反应器等，使处理后的再生水达到市政杂用、生活杂用、园林绿化等多种用途要求。膜技术是实现污水资源化的关键技术，传统的水处理方法无法满足以再生回用为目的的污水深度处理的要求，必须依靠与膜技术的组合与集成。应用于污水资源化的膜技术有微滤、超滤、反渗透、纳滤及膜生物反应器等。超滤、微滤技术中超滤膜能够分离溶解性的高分子物质，微滤膜能够分离所有悬浮微粒。

       我国水资源短缺，在缺水地区特别是城市、工业和人口比较集中的地区，水资源已成为社会经济发展的严重制约因素。因此，对于城市污水不仅要治理，更要抓回用。城市污水的再生利用既可解决污染问题，又可使处理后的污水得到有效利用、缓解水资源短缺的紧张状况。许多发达已不再建设传统意义上的污水处理厂(WWTP)，而代之以“污水再生厂”。

       在污水处理过程中，超滤、微滤膜都被用来去除悬浮固体、细菌、病毒。超滤、微滤过程可以单独作为三级处理，生产高质量的回用中水；将超滤、微滤过程与活性污泥处理技术相结合，形成了膜生物反应器(MBR)技术。超滤、微滤与反渗透、纳滤相结合的膜组合工艺，可以生产质量不低于新鲜水的回用再生水。采用超滤、微滤过程作为反渗透、纳滤的前处理工艺，可以大大提高反渗透、纳滤膜的工作效率和使用寿命。同时，膜分离法作为不受水质变动影响且可去除可溶解成分的下水高度处理法已逐渐进入实用化阶段。美国的做法很有代表性。在污水三级处理后增加深度处理，经上述三级处理后的出水，采用微滤膜过滤和反渗透膜处理的方法，这是目前较为成熟并已进入应用阶段的工艺技术，处理后的出水水质可达到饮用水标准，目前多用于补充作为饮用水水源的地面水或地下水。