市政污废水经过二级生化处理后，排水中有机物含量相对较低，通常BOD5<30mg/L、SS<30mg/L，但残余的有机物可生化性较差，TDS在3000mg/L左右。近年来，为了缓解水资源短缺所带来的压力，将经过二级生化处理的市政污废水作为RO处理系统原水，制备高品质的再生水已在国内外推行。美国佛吉尼亚州的UOSA污水厂采用“UF+RO+紫外消毒”工艺组合，生产再生水回注地下以补充地下水。新加坡采用“MF+RO+紫外消毒”工艺制备“新水”补充饮用水源水。目前世界上最大的再生水厂，科威特Sulaibiya水厂以城市污水处理厂二级处理出水为水源，采用UF+RO双膜法工艺处理达到工业回用和农田灌溉标准。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
我国在北京、天津、河北、山东等地也陆续组建了大规模的再生水厂。天津市滨海新区的几家再生水厂均采用“UF(MF)+RO”双膜法工艺，以二级生化处理后的市政废水为原水生产高品质再生水，一部分作为热电厂锅炉用水，另一部分作为景观河道及生活杂用水等。北京小清河污水厂利用MBR+RO系统处理回用城市污水，处理后水中的TOC<1.3mg/L、NH3-N<0.03mg/L、TN<0.1mg/LTP未检出，电导率和浊度分别小于30μS/cm和0.12NTU，出水水质达到了饮用水水质标准。总之，RO作为核心技术，已经被广泛用于各种污废水的深度处理或高品质回用水处理。为了充分发挥RO的技术优势，同时最大限度的减缓膜污染、降低水处理成本，针对具体水质已发展出了一系列组合工艺。通常，可由加药混凝、沉淀和高效过滤等传统水处理方法去除水中的高浓度SS;利用NaClO、曝气氧化结合添加石灰乳及锰砂滤池降低RO进水中的铁盐、锰盐及钙盐和硅盐;通过O3氧化、A/O生化处理降解水中的难降解有机物;通过MBR、UF及NF加强对微细SS、小分子有机物及高价离子的截留，组成UF+RO或MBR+RO双膜法、甚至MBR+NF+RO三膜法，以确保处理难降解有机污废水的RO系统稳定运行。
