以多级闪蒸（MSF），机械/热蒸汽压缩（SEE/MEE-MVC/TVC）的单/多效蒸发系统等为代表的作为废水零排放战略支撑技术之一的热法处理技术主要分为蒸发和蒸馏。蒸发工艺是通过对废水持续加热，使其蒸发，废水中的盐也在不断的浓缩，当盐的浓度逐渐增加呈过饱和状态时会不断析出，进而达到盐水分离的目的。蒸馏是利用混合物组分挥发性的差异通过沸腾和冷凝操作从液体混合物中分离组分或某种物质的过程。蒸馏常用于分离具有应用价值的物品，也是一种有效的传统脱盐方法，按照蒸馏过程作业模式分为间歇蒸馏和连续蒸馏。热法处理技术在高盐废水处理工艺中常作预处理阶段，因其技术成熟、高效简洁等优点在化工生产、食品加工、医药生产过程中产生的高盐废水处理中应用广泛，尤其适合处理高含盐量的废水。
目前，热法在脱盐领域占有比较重要的地位，在全球脱盐水中，34.2%通过热工艺生产，仅次于膜法。淡化源水由海水分解约58.9%，咸水地下水源分解约21.2%，剩余百分比来自地表水和含盐废水。随着海水淡化市场的迅速增长，这些数字在不断变化。
成本和能耗的控制是脱盐领域最为重要的问题。基于前人的不断研究，这些技术也得到显著改善。以热法处理中扮演主要角色的MSF和MED为例[28]，对MSF的作业流程及设计进行优化，处理规模的提升可以减少单位体积水的处理成本，此外，混合系统如MEE-TVC，MSF-RO，MSF-MEEb和空气冷却系统等热-热和热-其他技术的应用更是显著提高系统的工作效率。对MED的改进[29]体现在处理规模的增大，冷凝管的完善，表面材料的改进，联合技术如MED-TVC等。
随着工业化发展的进程，对热法处理工艺的要求也在不断的提高，传统工艺的局限性主要体现在成本高、设备腐蚀严重、寿命短、耗能大等方面，时代进步对热法工艺提出低能耗、经济性的标准。热回收技术的应用如夹点技术，进一步的有热集成方法的开发，如热集成蒸馏塔[30]，引入具有工艺整合性质的热泵[31]，通过利用底部流的热量使进料加热器中的热回收率最大化，以降低进料加热器的效用速率。自热回收技术（SHRT）的采用是节能方法的进一步改进[32]。对MED-TVC水淡化工艺的优化也是提高热技术效率达到节能目的的一种途径[33]，优化途径有模拟，参数分析[35]，热经济性[36]和热力学的优化[47]，对热脱盐过程有了很大的改善，应用方面如基于MSF的海水淡化技术的性能及可靠性提高，MED-TVC过程的最佳热经济配置[37]等。
低碳低能耗的另一种探索是基于可再生能源的利用[38]，即可再生能源技术（RES）与可持续脱盐工艺的结合方向，二者耦合的主要问题[39]之一是RES是间歇的且波动变化程度大，而脱盐工艺多是设计成持续稳定运行的。用于脱盐过程的RES分为“直接法”和“间接法”两种类型，前者是将RES于脱盐过程结合在一个具有单一结构的系统中，后者按是传统的RES和脱盐组合工艺分离的模式运行。直接法[37]最典型的也是研究最多的是使用太阳能作为可再生能源，如适用于小规模处理量的太阳能蒸馏器；间接方法[40]是使用热能、电能，热能的间接使用，如太阳能热蒸馏装置，蒸馏单元可以是多级闪蒸（MSF）或多效蒸馏（MED）。太阳能脱盐系统的研究还体现在对蒸发系统或蒸馏过程效率的优化方面，如对太阳能动力脱盐过程进行动态模拟和建模研究等。限制太阳能利用的另一个因素是经济性，GISEPPEFIORENZA等人[36]分别就光伏和太阳能驱动的反渗透和多效蒸发与传统脱盐系统运营的相关数值进行对比，结果表明使用ST/MEE和PV/RO的太阳能海水淡化厂的容量为5000立方米/天的生产成本约为2美元/立方米，该技术可用于低到中等规模的应用。除了太阳能，风能、地热能、波浪能[34]及几种可再生能源的组合与脱盐系统的结合也有研究。
可持续能源动力脱盐系统仍在研究中，且目前的应用主要在偏远和半干旱地区，未来的研究仍然定位于可持续能源在海水淡化方向[42]，如何提高可持续动力的稳定性、工作效率以及更好的与脱盐工艺相结合，使得整个系统的效率更好，仍有待经验的积累。其他存在的问题有蒸发液的处理，泥渣的分离与处置，废热的利用，处理高盐废水时的结垢问题等。
