21世纪人类面临诸多挑战，其中最主要的就是如何解决水资源短缺问题，缺水已成为制约全球经济和社会可持续发展的重要因素。我国淡水资源匮乏，解决水资源紧缺和水环境污染问题的有效途径就是污水资源化。本文分析了城市污水再生回用方式及其技术经济性，对再生水的处理工艺、处理规模和运行成本的相关性进行了研究。通过对城市污水再生回用系统组成的分析，综合考虑污水再生处理、污水收集和再生水输送系统的工程投资和运行维护费用，以费用函数为依据，建立了城市污水再生回用布局优化数学模型。用临界距离作为城市污水集中或分散处理再生回用布局的经济性判据，从费用角度确定城市再生水厂的座数及各自服务范围和处理规模，提高了城市污水再生回用布局规划的经济性、科学性与合理性。以合肥市滨湖新区为背景，进行了城市污水再生回用实例研究。结合滨湖新区排水规划及现状，应用临界距离数学模型对滨湖新区污水再生回用系统的布局进行优化，提出了近期2015年和远期2020年滨湖新区污水再生回用规划方案，并对规划方案进行了效益分析，为政府决策提供了有益参考。本文还对我国城市污水再生回用存在的问题及原因进行了分析，提出了推进我国城市污水再生回用事业发展的对策与建议。