随着科技的进步，人民的生活提高，水污染也日益严重，大量的污染物尤其是有机污染物通过不同的方式进入水体，饮用水水源受到日趋广泛的污染。传统的混凝、过滤、消毒等自来水工艺是以去除污水 中的悬浮物、浊度、色度为主，对溶解性有机物去除能力相对不足，而且加氯消毒本身还形成了“三致物质”(致癌、致畸、致突变)，直接影响饮用者的身体健康。因此，最大可能地去除水中的微量有机污染物、消毒副产物等就是饮用水深度净化的目的。
水的深度处理在国外应用较为普遍，我国在饮用水处理工艺研究方面还处于起步阶段，大部分老水厂均未采用深度处理，只有部分新水厂采用了深度处理。人们开发了许多技术如活性炭吸附、臭氧氧化、臭氧和活性炭联用和各种膜技术等对饮用水进行深度处理。
一、臭氧活性炭处理
臭氧可以破坏致病微生物，能保证彻底消毒而没有毒性副产物的产生。
采用臭氧消毒取代氯气消毒可杜绝有机氯化物的生成，而且可直接去除水中有机氯化物。但有研究发现，臭氧的氧化作用具有较强的选择性，它对水中已经形成的三氯甲烷几乎没有去除作用。同时臭氧会导致水中可生物降解物质的增多，可生物降解物质增多的后果会引起供水管网中细菌的繁殖，使水厂出水的生物稳定性降低。因此臭氧很少在饮用水处理工艺中单独使用。
臭氧与活性炭滤池联用
这种饮用水处理工艺方法是基于活性炭能有效去除水中小分子有机物，但对大分子有机物的去除有限。水先经臭氧氧化，使水中大分子有机物分解成小分子有机物，这样就提高了有机物进入活性炭微孔内部的可能性，可以充分利用活性炭的吸附表面，且延长了活性炭的使用周期。同时后续的活性炭可以吸附臭氧氧化过程中产生的大量中间产物，包括解决了臭氧无法去除的三氯甲烷，并保证了最后出水的生物稳定性。
二、吹脱技术
这种饮用水处理工艺是使水作为不连续相与空气接触，利用水中溶解化合物的实际浓度与平衡浓度之间的差异，将挥发性组分不断由液相扩散到气相中，达到去除挥发性有机物的目的。但对难挥发性有机物去除效果很差。吹脱法过去主要用于去除水中溶解的CO2、H2S、NH3等气体，同时增加溶解氧，来氧化水中的金属。直到70年代中期，该技术才开始用于去除水中低浓度挥发性的有机物。在饮用水深度处理中,吹脱法费用低，是采用活性碳达到同样去除效果所需运行费用的1/2~1/4。因此，美国环境保护协会(USEPA)指定其为去除挥发性有机物最可行的技术(BAT)。
二、膜分离技术
膜分离技术常用的以压力为推动力的膜分离技术，有微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)以及反渗透(RO)等工艺方法。膜分离技术能够提供稳定可靠的水质.其分离水中杂质的主要机理是机械筛滤作用，因而出水水质在很大程度上取决于滤膜孔径的大小。膜技术在饮用水深度净化方面的应用发展迅速，应用膜法的水厂的运行效果表明，它们优于臭氧-生物活性炭工艺的优点有出水水质更好、较低的基建和运行费用和易于运行。
对于取用严重污染水源水的小规模水厂，饮用水处理工艺采用微滤—纳滤组合处理工艺，能保证生产高质量的饮用水，即使在不投氯消毒的情况下，也可防止在配水管网细菌增殖后造成的二次污染，它还能非常有效地去除致病微生物，如阴胞子虫和贾第虫。但是也存在一个问题，超滤膜去除有机物效率不高，而反渗、纳滤膜在较好地去除水中有机物的同时，也去除了水中绝大部分无机物，出水有机物和无机物浓度都比较低。
三、最后
相关学者在对各项饮用水处理工艺技术进行技术经济比较和分析论证，处理工艺上主要控制的水质指标是颗粒物和有机物，经济指标包括基建费和运行费等。通过国外和国内不同类型和流程的饮用水深度净化水厂的技术经济比较后，认为对于小型水厂，采用膜法（微滤—纳滤组合/纳滤）比采用臭氧-生物活性炭法经济可行，而对于较大、中型水厂，采用臭氧-生物活性炭工艺比较经济，并建议在臭氧-生物活性炭工艺之后加超滤系统和紫外线消毒。
水环境的恶化、需水量的增长、海水等成为饮用水的待用水源、环境危机、能源危机、可持续性发展的理念、以及人们对优质健康饮用水的渴求等因素，都对饮用水处理技术提出了新的要求。面对资源性缺水、水质性缺水、生活污水以及供水水质的变化等不同情况，如何合理净化污水，如何采用适当加工方法，去除水中的矿物质、有机成分、有害杂质及微生物等，同时又在一定程度上保留了人体健康所必须的各种微量元素和矿物质，获得没有任何添加物（臭氧除外）可以直接饮用的水，正是饮用水处理技术的目的所在。
