膜分离技术因其具有分离效率高、无相变、无化学反应、体积小、能耗低及操作方便等优点，在“物质的分离与浓缩”过程中应用范围非常广泛。
将膜分离技术应用于废水零排放技术中具有明显的技术先进性及投资经济性。
膜分离技术按照膜的形态、性质、结构以及分离机理划分不同。按照分离机理将膜分离技术划分为微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）等。
微滤
微滤（Microfiltration）又称微孔过滤，是以多孔膜（微孔滤膜）为过滤介质。
在0.1~0.3MPa的压力推动下，截留溶液中的砂砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐抱子虫、藻类和一些细菌等，而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。
微滤技术通过机械截留作用、物理作用或吸附截留作用、架桥作用以及网络型膜的内部截留作用去除这类物质。
图为微滤技术原理
在零排放技术中，微滤技术可用于预处理阶段。
脱硫废水、工业废水、生活污水中悬浮物含量较高，通常这类废水经过软化、混凝沉淀后去除大部分悬浮物以达到废水排放标准，但仍含有少量的悬浮物。
少量的悬浮物将阻碍后续浓缩处理过程，有可能对后续膜处理过程造成机械损伤。
采用微滤技术加强预处理阶段可以提高进水水质，保证后续处理工艺的安全。
超滤
超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一。
即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。
当水通过超滤膜后，可将水中含有的大部分胶体硅去除，同时可去除大量的有机物等。
图为超滤技术原理
超滤在使用过程中对废水水质有一定的要求，浊度＜50 NTU，CODCr＜200mg/L，SS＜100mg/L，温度5~45℃，pH 2~13，余氯200mg/L。
因此在超滤前往往需要增加预处理手段，预处理方式的选择以操作简便、对提高出水水质有利、成本低廉、不会破坏膜材料等为原则。
目前，在国内低压膜过滤技术的研究中，最具可行性和实用性的预处理方法主要有三大类：混凝、吸附、氧化，以及它们的组合工艺。
超滤膜前的预处理还包括预过滤技术，一般采用粒状滤料组成的滤柱或滤池。
通过预先去除大于膜孔尺寸的颗粒物可能会降低膜表面的污染，延长膜的过滤周期；去除小颗粒也会降低内部膜污染。
超滤膜污染的清洗可采用物理及化学的方法，物理清洗有正冲洗和反冲洗两种，清洗主要分为水冲、气冲和气水联合冲洗，不同冲洗方式组合可能会提高清洗效果。
当污染物长期积累而导致物理清洗能力减弱的时候，就需要对超滤膜进行化学清洗。
纳滤
纳滤膜（Nanofiltration）起源于20世纪70年代，伴随着低压反渗透膜的诞生而发展的一种新型膜技术。
纳滤膜具有两个典型的特征：一是截留分子量介于反渗透膜和和超滤膜之间，二是纳滤膜表面分离层通常带有电荷。
图为纳滤技术原理
其表面电荷引起的电荷相互作用改变了纳滤膜的传质过程和纳滤膜对不同价态离子的截留能力，多数纳滤膜膜面带有负电荷，水溶液中带正电的离子会被膜面电荷吸引、带负电的离子会被收到排斥而远离膜面，这种电荷效应称为道南效应。
纳滤对水中溶解盐的截留率往往同时受到盐离子体积大小和价态的影响。例如，对于Na2SO4、CaCl2和NaCl三种常见的盐截留率测试的标准物质截留率顺序为Na2SO4>CaCl2>NaCl。
在废水零排放工艺中，最终产生结晶盐，纳滤脱盐率虽不如反渗透，但对二价的离子具有较好的截留率，因此在预处理阶段采用纳滤技术可以有效的提高最后产生工业盐的纯度，提高产品品质。
但不可避免地是造成预处理阶段建设成本及运行成本的提高，因此针对不同水厂首先需要了解处理水质的具体情况，通过对废水中各种离子成分的测定进行初步判断，是否需要增加纳滤技术。
反渗透
反渗透是常用的水处理技术之一。
原理是在高于溶液渗透压的作用下，使其它物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来，有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、热源、有机物等。
换言之，反渗透除盐原理，就是在有盐分的水中(如原水)，施以比自然渗透压力更大的压力，使渗透向相反方向进行，把原水中的水分子压到膜的另一边，变成洁净的水，从而达到除去水中盐分的目的。
反渗透过程是一个与自然渗透现象相反的渗透过程，是以压力差为推动力的膜分离技术，同时也是目前最为先进的膜分离技术之一。
图为反渗透技术原理
反渗透不仅仅可用于锅炉补给水的制备过程，在废水处理方面也越来越受到关注。
相比于微滤、超滤、纳滤等技术，反渗透具有较高的脱盐率及回收率，能够有效的降低浓水的排放量，从而降低后续蒸发固化过程的能耗。
但反渗透技术对进水水质要求也较高，一般来说pH范围在4~10之间，温度小于40℃，污泥密度指数SDI小于5，游离氯小于0.1mg/L，浊度小于1，含铁量小于0.1mg/L。