Ultrafiltravimo membranų projektavimo filosofija iš esmės sukasi trimis pagrindinėmis kryptimis: „cheminio apdorojimo pakeitimas fiziniu sijavimu, didelio{0}}efektyvumo atskyrimas su mažomis energijos sąnaudomis ir inžinerinio pritaikymo galimybė moduliuojant“. Tikslas – pagerinti sistemos ekonomiškumą ir tvarumą, kartu užtikrinant stabilią vandens kokybę.
Ultrafiltracinės membranos užtikrina fizinį suspenduotų kietųjų dalelių, koloidų, bakterijų ir didelių organinių molekulių sulaikymą per vienodą porų struktūrą, o ne pasikliaujant cheminėmis reakcijomis. Šis projektavimo metodas sumažina antrinės taršos riziką ir daro nuotekų kokybę stabilesnę bei kontroliuojamą, o tai sudaro esminį pagrindą šiuolaikiniam vandens valymui membraniniu{1}}, kuris pakeičia tradicinius procesus.
Membraninėse medžiagose paprastai naudojami didelės{0}}molekuliniai polimerai, tokie kaip PVDF arba PES, o hidrofilinis modifikavimas, porų struktūros optimizavimas ir paviršiaus apdorojimas sumažina teršalų sukibimą. Tuo pačiu metu tuščiavidurio pluošto ar užuolaidų{2}}panašūs išdėstymai modulio struktūroje užtikrina tolygesnį skysčių pasiskirstymą ir padidina efektyvų filtravimo plotą, todėl pasiekiamas didelis vandens gamybos pajėgumas su mažesnėmis energijos sąnaudomis.
Inžinerinių programų lygmenyje akcentuojamas „moduliavimas ir sistemų integravimas“. Ultrafiltravimo sistemose paprastai naudojamos standartizuotos membranos modulių konstrukcijos, kurios gali būti lanksčiai derinamos ir plečiamos pagal apdorojimo skalę ir gali būti naudojamos kartu su tokiais procesais kaip atgalinis plovimas, oro valymas ir atvirkštinis osmosas. Dėl šios dizaino filosofijos jie tinkami tiek komunaliniam vandens tiekimui, tiek pakartotiniam pramoninių nuotekų naudojimui, todėl galima greitai įdiegti ir stabiliai veikti įvairiais scenarijais.