超滤膜是一种孔径均匀、孔径在0.001～0.02微米之间的微孔膜。在膜的一侧施加适当的压力，分离分子量大于500道尔顿（原子质量单位）和粒径大于10纳米的颗粒，可以筛选出小于孔径的溶质分子。超滤膜是最早发展起来的聚合物分离膜之一，在20世纪60年代工业化，三级城市污水处理中的最后一级是污水的深度处理（也称为深度处理）。经过二次处理后，废水中仍含有磷、氮和有机物、矿物质和难以生物降解的病原体。需要进一步净化以消除污染。废水深度处理的另一种形式是物理化学处理（见废水的物理化学处理）。主要方法有生物脱氮、凝集沉淀、砂滤、硅藻土过滤、活性炭过滤、蒸发、冷冻、反渗透、离子交换和电渗析。根据三级处理出水的具体流向和用途，其处理工艺和组成单元有所不同。为防止受纳水体富营养化，采用除磷脱氮处理单元工艺；为保护下游饮用水源或洗浴场不受污染，采用除磷、脱氮、除毒、除菌处理单元工艺。；直接用作城市饮用水以外的生活用水，如洗衣、清洁、卫生间冲洗、街道喷洒、绿地等用水时，出水水质要求接近饮用水标准，应采用较多的处理单元工艺。三级污水处理厂与相应的给配水管相结合，形成城市中水系统。超滤对磷和无机氮去除影响不大。纳滤对氨氮去除的影响不超过30%，而超滤对氨氮去除几乎没有影响。
