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膜分離技術因其具有分離效率高、無相變、無化學反應、體積小、能耗低及操作方便等優點，在“物質的分離與濃縮”過程中應用范圍非常廣泛。
將膜分離技術應用于廢水零排放技術中具有明顯的技術先進性及投資經濟性。
膜分離技術按照膜的形態、性質、結構以及分離機理劃分不同。按照分離機理將膜分離技術劃分為微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）、反滲透（RO）等。
微濾
微濾（Microfiltration）又稱微孔過濾，是以多孔膜（微孔濾膜）為過濾介質。
在0.1~0.3MPa的壓力推動下，截留溶液中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒和賈第蟲、隱抱子蟲、藻類和一些細菌等，而大量溶劑、小分子及少量大分子溶質都能透過膜的分離過程。
微濾技術通過機械截留作用、物理作用或吸附截留作用、架橋作用以及網絡型膜的內部截留作用去除這類物質。
圖為微濾技術原理
在零排放技術中，微濾技術可用于預處理階段。
脫硫廢水、工業廢水、生活污水中懸浮物含量較高，通常這類廢水經過軟化、混凝沉淀后去除大部分懸浮物以達到廢水排放標準，但仍含有少量的懸浮物。
少量的懸浮物將阻礙后續濃縮處理過程，有可能對后續膜處理過程造成機械損傷。
采用微濾技術加強預處理階段可以提高進水水質，保證后續處理工藝的安全。
超濾
超濾是以壓力為推動力的膜分離技術之一。
即在一定的壓力下，使小分子溶質和溶劑穿過一定孔徑的特制的薄膜，而使大分子溶質不能透過，留在膜的一邊，從而使大分子物質得到了部分的純化。
當水通過超濾膜后，可將水中含有的大部分膠體硅去除，同時可去除大量的有機物等。
圖為超濾技術原理
超濾在使用過程中對廢水水質有一定的要求，濁度＜50 NTU，CODCr＜200mg/L，SS＜100mg/L，溫度5~45℃，pH 2~13，余氯200mg/L。
因此在超濾前往往需要增加預處理手段，預處理方式的選擇以操作簡便、對提高出水水質有利、成本低廉、不會破壞膜材料等為原則。
目前，在國內低壓膜過濾技術的研究中，最具可行性和實用性的預處理方法主要有三大類：混凝、吸附、氧化，以及它們的組合工藝。
超濾膜前的預處理還包括預過濾技術，一般采用粒狀濾料組成的濾柱或濾池。
通過預先去除大于膜孔尺寸的顆粒物可能會降低膜表面的污染，延長膜的過濾周期；去除小顆粒也會降低內部膜污染。
超濾膜污染的清洗可采用物理及化學的方法，物理清洗有正沖洗和反沖洗兩種，清洗主要分為水沖、氣沖和氣水聯合沖洗，不同沖洗方式組合可能會提高清洗效果。
當污染物長期積累而導致物理清洗能力減弱的時候，就需要對超濾膜進行化學清洗。
納濾
納濾膜（Nanofiltration）起源于20世紀70年代，伴隨著低壓反滲透膜的誕生而發展的一種新型膜技術。
納濾膜具有兩個典型的特征：一是截留分子量介于反滲透膜和和超濾膜之間，二是納濾膜表面分離層通常帶有電荷。
圖為納濾技術原理
其表面電荷引起的電荷相互作用改變了納濾膜的傳質過程和納濾膜對不同價態離子的截留能力，多數納濾膜膜面帶有負電荷，水溶液中帶正電的離子會被膜面電荷吸引、帶負電的離子會被收到排斥而遠離膜面，這種電荷效應稱為道南效應。
納濾對水中溶解鹽的截留率往往同時受到鹽離子體積大小和價態的影響。例如，對于Na2SO4、CaCl2和NaCl三種常見的鹽截留率測試的標準物質截留率順序為Na2SO4>CaCl2>NaCl。
在廢水零排放工藝中，最終產生結晶鹽，納濾脫鹽率雖不如反滲透，但對二價的離子具有較好的截留率，因此在預處理階段采用納濾技術可以有效的提高最后產生工業鹽的純度，提高產品品質。
但不可避免地是造成預處理階段建設成本及運行成本的提高，因此針對不同水廠首先需要了解處理水質的具體情況，通過對廢水中各種離子成分的測定進行初步判斷，是否需要增加納濾技術。
反滲透
反滲透是常用的水處理技術之一。
原理是在高于溶液滲透壓的作用下，使其它物質不能透過半透膜而將這些物質和水分離開來，有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、熱源、有機物等。
換言之，反滲透除鹽原理，就是在有鹽分的水中(如原水)，施以比自然滲透壓力更大的壓力，使滲透向相反方向進行，把原水中的水分子壓到膜的另一邊，變成潔凈的水，從而達到除去水中鹽分的目的。
反滲透過程是一個與自然滲透現象相反的滲透過程，是以壓力差為推動力的膜分離技術，同時也是目前最為先進的膜分離技術之一。
圖為反滲透技術原理
反滲透不僅僅可用于鍋爐補給水的制備過程，在廢水處理方面也越來越受到關注。
相比于微濾、超濾、納濾等技術，反滲透具有較高的脫鹽率及回收率，能夠有效的降低濃水的排放量，從而降低后續蒸發固化過程的能耗。
但反滲透技術對進水水質要求也較高，一般來說pH范圍在4~10之間，溫度小于40℃，污泥密度指數SDI小于5，游離氯小于0.1mg/L，濁度小于1，含鐵量小于0.1mg/L。
