本实用新型涉及水处理技术领域，具体为一种中水回用深度处理脱盐系统，包括预处理单元、回用脱盐系统单元，回用脱盐系统单元包含有臭氧催化反应塔、布水布气管、催化剂、浸没式陶瓷超滤膜装置。该中水回用深度处理脱盐系统，可适用与绝大部分中水COD含量偏高，硬度较高的中水回用项目，如经工业废水处理系统处理过的中水，脱盐单元的核心采用反渗透膜逆渗透脱盐，而保证反渗透膜稳定长期运行的核心在于降低膜污堵及结垢现象，本新型在于有效的解决了原水中水中的高COD，高硬度问题，同时避免了生物污染，很好的保证了膜系统的稳定运行，提高系统回收率，降低运行费用。