水處理需求十分廣泛。從飲用水供應來看，我國飲用水原水多數需要進行處理后才能達到飲用水的標準。城鎮污水進水設計值范圍COD多在在400mg/L-600mg/L之間，BOD5多為200mg/L，如果要達到我國城鎮污水處理的一級標準，則COD、BOD的去除率均在80%以上，其他總懸浮物的去除率在90%以上，總氮的去除率在50%以上，氨氮的去除率在70%以上，總磷的去除率在80%以上。工業廢水由于COD、BOD等有害物質的濃度更高，部分行業達到上萬，水處理的要求也更高。可以說水處理需求廣泛存在于工農業生活的各個方面。
水處理技術隨水處理需求升級演變。飲用水處理由于進水水質較好，處理技術相對簡單，主要通過混合、反應、沉淀、過濾及消毒等幾個過程達到水質要求。污水處理技術由于有害物質濃度較高，處理技術要復雜得多，一般分為機械一級處理、生化二級處理和三級深度處理。其中機械一級處理多作為預處理的*工藝;生化二級處理在一級處理的基礎上進一步凈化水質，以達到排放標準，多采用活性污泥法及其衍生工藝;三級深度處理主要用于水資源化、中水回用或治理難度較大的高濃度污水處理中，多采用膜技術。可以說水處理技術的演進是隨著廢水減排、污水處理、中水回用及水資源化的發展而不斷演化的。
水資源化訴求推動膜技術的應用。隨著各地對水資源化的訴求提高，以活性污泥及其改良技術為主的傳統的水處理技術無法滿足對水資源化的要求，逐漸發展出膜技術。主要有微濾、超濾、納濾和反滲透膜技術，各種膜技術的差異主要體現在孔徑尺寸由粗到細。膜技術具有工藝流程短、系統穩定性高、出水水質好、除磷脫氮效果好、占地少、自動化程度高等優點，缺點是初始投資成本高，運營過程中膜的清洗、更換也會增加運行費用。