Filozofija dizajna ultrafiltracijskih membrana se u suštini vrti oko tri glavne linije: "zamjena hemijskog tretmana fizičkim prosijavanjem, postizanje visoke{0}}efikasnosti odvajanja uz nisku potrošnju energije i postizanje inženjerske prilagodljivosti kroz modularizaciju." Cilj je poboljšati ekonomičnost i održivost sistema uz osiguranje stabilnog kvaliteta vode.
Ultrafiltracione membrane postižu fizičko zadržavanje suspendovanih čvrstih materija, koloida, bakterija i velikih organskih molekula kroz jednoličnu strukturu pora, umesto da se oslanjaju na hemijske reakcije. Ovaj pristup dizajnu smanjuje rizik od sekundarnog zagađenja i čini kvalitet otpadnih voda stabilnijim i podložnijim kontroli, formirajući ključnu osnovu za moderni tretman vode zasnovan na membrani{1}}za zamjenu tradicionalnih procesa.
Membranski materijali obično koriste visoko{0}}molekularne polimere kao što su PVDF ili PES, a hidrofilna modifikacija, optimizacija strukture pora i površinska obrada smanjuju adheziju zagađivača. Istovremeno, rasporedi šupljih vlakana ili zavjesa-u strukturi modula osiguravaju ravnomjerniju distribuciju fluida i povećavaju efektivnu površinu filtracije, čime se postiže visok kapacitet proizvodnje vode uz manju potrošnju energije.
Na nivou inženjerske aplikacije, naglašena je "modularizacija i sistemska integracija". Ultrafiltracioni sistemi obično koriste standardizovane dizajne membranskih modula koji se mogu fleksibilno kombinovati i proširiti u skladu sa skalom tretmana, i mogu se koristiti u kombinaciji sa procesima kao što su povratno ispiranje, čišćenje vazduha i reverzna osmoza. Ova filozofija dizajna ih čini pogodnim i za komunalno vodosnabdijevanje i za ponovnu upotrebu industrijskih otpadnih voda, omogućavajući brzu primjenu i stabilan rad u različitim scenarijima.