Με τους υδάτινους πόρους να γίνονται όλο και πιο σπάνιοι, η ανακύκλωση των οικιακών λυμάτων και των βιομηχανικών λυμάτων έχει προσελκύσει μεγάλη προσοχή. Ορισμένοι μελετητές έχουν χρησιμοποιήσει την αντίστροφη όσμωση υπερδιήθησης για την επεξεργασία των λυμάτων από τις δευτερεύουσες εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων αστικών λυμάτων. Μελέτες έχουν βρει ότι η αντίστροφη όσμωση υπερδιήθησης επιτυγχάνει αποτελεσματικότητες επεξεργασίας άνω του 95% για το συνολικό φώσφορο, το συνολικό άζωτο, τα συνολικά διαλυμένα στερεά, τη χημική ζήτηση οξυγόνου και τα ιόντα χλωρίου στα επεξεργασμένα λύματα, αντίστοιχα. Αυτό πληροί το "Πρότυπο Ποιότητας Νερού για Χρήση Τοπίου Περιβαλλοντικού Νερού στην Επαναχρησιμοποίηση Αστικών Λυμάτων" (GB/T 18921-2002) και είναι κατάλληλο για χρήση νερού τοπίου. Εκτός από το άζωτο, οι περισσότεροι δείκτες πληρούν τα πρότυπα για τις πηγές πόσιμου νερού.
Η τεχνολογία μεμβράνης υπερδιήθησης εφαρμόζεται επίσης στην επεξεργασία των κυκλοφορούντων λυμάτων από σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, στην ψύξη των κυκλοφορούντων λυμάτων από περιοχές εξόρυξης, στα λύματα λεύκανσης χαρτοπολτού και χαρτιού και βιομηχανικών λυμάτων από χαλυβουργικές επιχειρήσεις.