膜分离技术是利用膜对混合物中各组分选择透过性能的差异来分离、提纯和浓缩目标物质的新型分离技术。

目前常用的膜技术有超滤、微滤、电渗析及反渗透。其中的超滤、微滤用于工业废水的处理时，不能有效去除污水中的盐分，但可以有效截留悬浮固体(SS)及胶体COD；电渗析(electrodialysis)和反相渗透(RO)技术是最有效和最常用的脱盐技术。

限制膜技术工程应用推广的主要难点是膜的造价高、寿命短、易受污染和结垢堵塞等。伴随着膜生产技术的发展，膜技术将在废水处理领域得到越来越多的应用。