Ultrafiltratsioonimembraanide disainifilosoofia tiirleb põhiliselt kolme põhisuuna ümber: "keemilise töötlemise asendamine füüsilise sõelumisega, suure{0}}tõhusa eraldamise saavutamine madala energiatarbimisega ja inseneri kohandatavuse saavutamine modulariseerimise kaudu." Eesmärk on parandada süsteemi ökonoomsust ja jätkusuutlikkust, tagades samal ajal stabiilse veekvaliteedi.
Ultrafiltratsioonimembraanid saavutavad hõljuvate tahkete ainete, kolloidide, bakterite ja suurte orgaaniliste molekulide füüsilise retentsiooni ühtlase pooride struktuuri kaudu, mitte tuginedes keemilistele reaktsioonidele. Selline disainilahendus vähendab sekundaarse reostuse ohtu ning muudab heitvee kvaliteedi stabiilsemaks ja kontrollitavamaks, moodustades olulise aluse tänapäevasele membraanipõhisele{1}}veepuhastusele, mis asendab traditsioonilisi protsesse.
Membraanmaterjalides kasutatakse tavaliselt{0}}kõrgmolekulaarseid polümeere, nagu PVDF või PES, ning hüdrofiilsed modifikatsioonid, pooride struktuuri optimeerimine ja pinnatöötlus vähendavad saasteainete adhesiooni. Samal ajal tagavad õõneskiu--kardinataolised paigutused mooduli struktuuris ühtlasema vedeliku jaotuse ja suurendavad efektiivset filtreerimisala, saavutades seeläbi suure veetootmisvõimsuse väiksema energiatarbimisega.
Insenerirakenduste tasemel rõhutatakse "modulariseerimist ja süsteemi integreerimist". Ultrafiltratsioonisüsteemid kasutavad tavaliselt standardiseeritud membraanmooduleid, mida saab vastavalt töötlemisskaalale paindlikult kombineerida ja laiendada ning mida saab kasutada koos selliste protsessidega nagu tagasipesu, õhupesu ja pöördosmoos. See disainifilosoofia muudab need sobivad nii olmeveevarustuseks kui ka tööstuslikuks reovee taaskasutamiseks, võimaldades kiiret kasutuselevõttu ja stabiilset töötamist erinevates stsenaariumides.