飲用水深度處理技術(shù)包括：臭氧-活性碳技術(shù)、膜分離技術(shù)、生物活性碳技術(shù)、吹脫技術(shù)。另外還有21世紀初處在實驗階段的超聲空化技術(shù)和光氧化技術(shù)。
臭氧活性炭臭氧具有強氧化性，最早它是作為飲用水的消毒劑出現(xiàn)的，并且又能去除水中的色度和臭味。隨著水處理技術(shù)的發(fā)展，通過利用臭氧的強氧化能力，可以破壞有機物的分子結(jié)構(gòu)以達到改變其物質(zhì)成分的目的。活性炭是一種多孔性物質(zhì)，內(nèi)部具有發(fā)達的空隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積?；钚蕴康目障斗譃榇罂?、過渡孔和微孔，大孔主要分布在活性炭表面，對有機物的吸附甚微。過渡孔是水中大分子有機物的吸附場所和小分子有機物進入微孔的通道，而微孔則是活性炭吸附有機物的主要區(qū)域，微孔構(gòu)成的比面積占總面積的 95%，活性炭對有機物的去除受有機物特性的影響，主要是有機物的極性和分子大小的影響，同樣大小的有機物，溶解度愈大，親水性愈強，活性炭對其吸附性愈差。
O3與活性炭聯(lián)合使用，可收到良好的效果。在水處理中使用活性炭，能有效地去除小分子有機物，但對大分子有機物的去除則很有限，如果水中大分子有機物含量較多，會使活性炭的吸附表面加速飽和而得不到充分利用，縮短使用周期。若進水先經(jīng)O3氧化，使水中大分子有機物分解為小分子狀態(tài)，就會提高有機物進入活性炭微孔內(nèi)部的可能性，充分利用活性炭的吸附表面，延長其使用周期。同時，后續(xù)的活性炭又能吸附O3氧化過程中產(chǎn)生的大量中間產(chǎn)物，包括O3無法去除的三氯甲烷及其前驅(qū)物，保證了最后出水的化學穩(wěn)定性。
膜分離技術(shù)常用的以壓力為推動力的膜分離技術(shù)，有微濾（MF）、超濾（UF）、納濾（NF）以及反滲透（RO）等工藝方法。膜分離技術(shù)能夠提供穩(wěn)定可靠的水質(zhì).其分離水中雜質(zhì)的主要機理是機械篩濾作用,因而出水水質(zhì)在很大程度上取決于濾膜孔徑的大小。
微濾（MF）又稱精密過濾，其濾膜的孔徑為0.05~5.00μm，操作壓力為0.01~0.2MPa，可以去除微米（10-6m）級的水中雜質(zhì)，多用于生產(chǎn)高純水時的終端處理，和作為超濾、反滲透或納濾的預處理過程。
超濾（UF）其濾膜的孔徑為5nm~0.1μm，操作壓力為0.1~1.0MPa，可以去除分子量300~3×105的大分子有機物及細菌、病毒、賈第蟲和其它微生物。
納濾（NF）介于UF和RO之間,可在較低的壓力（0.5~1.0MPa）下實現(xiàn)較高的水通量，總鹽類去除率在50H~70H左右，尤其對二價離子（如Ca2+ 、Mg2+ 等）的去除率可達到90H以上。在凈水處理中適用于硬度和有機物含量較高，且濁度較低的原水，主要是地下水水處理方面。納濾膜本身帶氨基和羧基兩種正負基團，這是它在較低壓力下，仍具有較高脫鹽性能和截留分子量為數(shù)百的膜，也可以去除無機鹽的重要原因。因此，納濾膜不僅可以進行水質(zhì)軟化和適度脫鹽，而且可以去除THMFP、色度、細菌、溶解性有機物和一些金屬離子等。飲用水深度處理中應用較多的，主要為卷式芳香族聚酰胺類復合納濾膜。
反滲透（RO）其膜孔徑僅約為10~11×10-10m，操作壓力為1~10MPa。RO能耗大，但反滲透膜幾乎可以去除水中一切物質(zhì)，包括各種懸浮物、膠體、溶解性有機物、無機鹽、細菌、微生物等。21世紀初，反滲透技術(shù)已大量應用于飲用水的深度處理上，成為制備純水的主要技術(shù)之一。
生物活性碳生物活性炭吸附技術(shù)是隨著活性炭在飲用水處理中的大量使用而出現(xiàn)的。生物活性炭技術(shù)的本質(zhì)是使活性炭表面附著一定量的生物以達到去除水中污染物的目的。生物活性炭對有機物的作用機理，可以看作是物理吸附和生物降解的組合。吸附飽和的生物活性炭在不需要再生的情況下，可利用其生物降解能力，繼續(xù)發(fā)揮控制污染物的作用，這一點正是其它方法所不具備的。采用生物活性碳技術(shù)后，與原先單獨使用活性碳吸附工藝相比，出水水質(zhì)得到提高，也增加了水中溶解性有機物的去除，從而降低了氯化時的Cl2投加量，降低了CHCl3的生成量，而且延長了活性碳的再生周期，減少運行費用。該技術(shù)進行飲用水深度處理時，通常的前提條件是，避免預氯化處理，否則微生物不能在活性碳上生長，也就失去了生物活性碳的生物氧化作用。 
吹脫技術(shù)吹脫技術(shù)是使水作為不連續(xù)相與空氣接觸，利用水中溶解化合物的實際濃度與平衡濃度之間的差異，將揮發(fā)性組分不斷由液相擴散到氣相中，達到去除揮發(fā)性有機物的目的。但對難揮發(fā)性有機物去除效果很差。吹脫法過去主要用于去除水中溶解的CO2、H2S、NH3等氣體，同時增加溶解氧，來氧化水中的金屬。直到20世紀70年代中期，該技術(shù)才開始用于去除水中低濃度揮發(fā)性的有機物。在飲用水深度處理中，吹脫法費用低，是采用活性碳達到同樣去除效果所需運行費用的二分之一至四分之一。因此，美國環(huán)境保護協(xié)會（USEPA）指定其為去除揮發(fā)性有機物最可行的技術(shù)（BAT）。 超聲空化
超聲空化技術(shù)頻率在20kHz以上的超聲波輻射溶液會引起許多化學變化，稱為超聲空化效應。降解有機物的途徑主要為：熱解、自由基氧化、超臨界水氧化和機械剪切作用。當足夠強度的超聲波輻射溶液時，在聲波負壓相內(nèi)，空化泡形成長大，而在隨后的聲波正壓相中，氣泡被壓縮，空化泡在經(jīng)歷一次或數(shù)次循環(huán)后達到一不平衡狀態(tài)，受壓迅速崩潰，產(chǎn)生瞬時高溫（＞5 000K）和高壓（＞20MPa），即所謂的“熱點”?？栈葜械乃魵庠谶@種極端環(huán)境中發(fā)生分裂及鏈式反應，產(chǎn)生氧化活性相當強的氫氧自由基和過氧化氫，并伴有強大的沖擊波和射流。研究表明，超聲空化對脂肪烴、鹵代烴、酚、芳香族類、醇、天然有機物、農(nóng)藥等均有較好的降解，超聲頻率、聲強、飽和氣體性質(zhì)、污染物性質(zhì)濃度、溫度均會影響降解效果。光氧化光催化氧化技術(shù)，是在水中加入一定數(shù)量的半導體催化劑（如TiO2、WO3、Fe2O3及CdS等），在UV輻射下產(chǎn)生強氧化能力的自由基，氧化水中的有機物。利用光催化氧化技術(shù)對CHCl3、CCl4等9種飲用水中常見優(yōu)先控制污染物去除效果的試驗過程中發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)對這些有機優(yōu)先控制污染物有很強的氧化能力，能有效地予以分解和去除。飲用水光催化氧化處理時，耗氧速度不高、光催化氧化的反應速率受水溫變化影響較小、pH值變化對催化劑活性沒有影響，使得在飲用水處理中無需調(diào)整pH值等。利用的光催化氧化法，以一種半導體材料為催化劑，利用其在紫外光照射下產(chǎn)生強氧化劑，將水中微量有毒物質(zhì)、特別是可對人體產(chǎn)生三致（致癌、致突變、致畸變）的物質(zhì)徹底氧化成水和二氧化碳，還能殺滅細菌。

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