雖然超濾可以有很多的應用領域，但大規(guī)模的水處理通常集中在以下方面：
飲用水供水終端
地表水處理
海水處理
流體的回用
飲用水處理
由于對飲用水的質(zhì)量要求越來越嚴格，水處理公司投入越來越大的精力來控制供水管網(wǎng)中存在的微生物的量。為了做到這一點，因此一種方法是進行昂貴、頻繁的水質(zhì)檢驗，或者在供水終端設置防止細菌和病毒進入的屏障。
采用UF系統(tǒng)，可以非常方便的建成這樣的屏障。超濾膜對細菌的去除率可以達到6log，對于病毒的去除率達到4log，因此水廠和用水者都不必在擔心細菌和病毒的問題。由于飲用水的質(zhì)量本身就很高（濁度和懸浮固體都非常低），因此此時的膜系統(tǒng)可以可以采用很高的膜通量，可以達到135升/平米.小時。同時較高的入水條件，因此反沖頻率和化學加強反洗的頻率都可以非常低，產(chǎn)水量可以達到99％。如果需要還可以設立二級超濾系統(tǒng)，將第一級的反洗水進一步回用。
地表水處理
UF系統(tǒng)非常多的應用在地表水處理上，處理后的水用于灌溉或作為反滲透的入水，來制備工業(yè)用水。
在荷蘭，出現(xiàn)了越來越多的這類工廠。這種技術提供了一種新型的工業(yè)用水的方式，即不必在購買越來越貴的飲用水，而是就近取用地表水處理后使用。
海水淡化
中東地區(qū)是水資源缺乏最嚴重的地方。為了解決這個問題，最早人們通常采用蒸餾技術。從十九世紀60年代，膜技術被用于解決這些國家的缺水問題。但是，許多反滲透海水淡化系統(tǒng)面臨著膜污染嚴重的問題。主要因為反滲透系統(tǒng)的傳統(tǒng)的預處理方法無法提供可靠的入水水質(zhì)。因此絕大多數(shù)淡化工廠，在遠遠低于其設計出水量的情況下工作，甚至有些工廠的出水量達不到最初設計的30％。
小型淡化裝置的研究非常清楚的表明，超濾系統(tǒng)可以非常有把握的控制海水的水質(zhì)，為反滲透系統(tǒng)提供高質(zhì)量的入水。長期試驗也表明，超濾系統(tǒng)的出水SDI值可以非常好的控制在2以下。這些測試在超濾系統(tǒng)前不必用任何預處理，并且適用各種海水水質(zhì)。
污水回用
西方國家費了很大的精力處理廢水，處理后確僅僅是將其通過排水管網(wǎng)排到地表水源中，這種作為非常不合理。再一次，超濾因為其價格方面的優(yōu)勢為污水的回用提供了一種有吸引力的解決辦法。
其實，從城市污水處理廠和工廠中排出的廢水，是作為工業(yè)用水，甚至是飲用水的一種非常好的水資源。這在技術上是完全可以實現(xiàn)的，但西方用戶確非常難以相信這種做法。與其說這是技術上的難題，不如說是一個心理的難題。但是，目前在納米比亞的Windhoek，已經(jīng)在建設一個850噸/小時的水廠，就是采用膜技術將污水處理廠的出水回用為飲用水。
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