فلسفه طراحی غشاهای اولترافیلتراسیون اساساً حول سه خط اصلی می‌چرخد: «جایگزینی عملیات شیمیایی با الک فیزیکی، دستیابی به جداسازی با راندمان بالا با مصرف انرژی کم، و دستیابی به سازگاری مهندسی از طریق مدولارسازی». هدف، بهبود اقتصاد و پایداری سیستم در حالی که تضمین کیفیت آب پایدار است.
غشاهای اولترافیلتراسیون به جای تکیه بر واکنش های شیمیایی، از طریق ساختار منفذی یکنواخت، جامدات معلق، کلوئیدها، باکتری ها و مولکول های آلی بزرگ را حفظ می کنند. این رویکرد طراحی خطر آلودگی ثانویه را کاهش می‌دهد و کیفیت پساب را پایدارتر و قابل کنترل‌تر می‌سازد، و پایه‌ای حیاتی برای تصفیه آب مبتنی بر غشای{1}} مدرن برای جایگزینی فرآیندهای سنتی تشکیل می‌دهد.
مواد غشایی معمولاً از پلیمرهای{0}مولکولی بالا مانند PVDF یا PES استفاده می‌کنند و اصلاح آبدوست، بهینه‌سازی ساختار منافذ، و تصفیه سطح چسبندگی آلاینده‌ها را کاهش می‌دهد. به طور همزمان، آرایش‌های فیبر توخالی یا پرده‌ای{2}در ساختار ماژول، توزیع یکنواخت‌تر سیال را تضمین می‌کنند و ناحیه فیلتراسیون مؤثر را افزایش می‌دهند، در نتیجه ظرفیت تولید آب بالا با مصرف انرژی کمتر به دست می‌آید.
در سطح کاربرد مهندسی، بر "مدولارسازی و یکپارچه سازی سیستم" تاکید شده است. سیستم‌های اولترافیلتراسیون معمولاً از طرح‌های ماژول غشایی استاندارد استفاده می‌کنند که می‌توانند به طور انعطاف‌پذیری با توجه به مقیاس تصفیه ترکیب و گسترش داده شوند و می‌توانند در ارتباط با فرآیندهایی مانند شستشوی معکوس، شستشوی هوا و اسمز معکوس استفاده شوند. این فلسفه طراحی آنها را برای تامین آب شهری و استفاده مجدد از فاضلاب صنعتی مناسب می کند و امکان استقرار سریع و عملیات پایدار را در سناریوهای مختلف فراهم می کند.