Ultrasuodatuskalvojen suunnittelufilosofia pyörii pohjimmiltaan kolmen päälinjan ympärillä: "kemiallisen käsittelyn korvaaminen fysikaalisella seulonnalla, tehokkaan{0}}erottelun saavuttaminen alhaisella energiankulutuksella ja teknisen mukautuvuuden saavuttaminen modularisoinnin avulla." Tavoitteena on parantaa järjestelmän taloudellisuutta ja kestävyyttä samalla kun varmistetaan vakaa veden laatu.
Ultrasuodatuskalvoilla saavutetaan suspendoituneiden kiintoaineiden, kolloidien, bakteerien ja suurten orgaanisten molekyylien fyysinen retentio yhtenäisen huokosrakenteen kautta kemiallisten reaktioiden sijasta. Tämä suunnittelutapa vähentää toissijaisen saastumisen riskiä ja tekee jäteveden laadusta vakaamman ja hallittavamman, mikä muodostaa ratkaisevan perustan nykyaikaiselle kalvo{1}}pohjaiselle vedenkäsittelylle, joka korvaa perinteiset prosessit.
Kalvomateriaalit käyttävät tyypillisesti{0}}suurmolekyylisiä polymeerejä, kuten PVDF:tä tai PES:ää, ja hydrofiilinen modifiointi, huokosrakenteen optimointi ja pintakäsittely vähentävät kontaminanttien tarttumista. Samalla moduulirakenteessa olevat onttokuitu- tai verhot{2}}maiset järjestelyt varmistavat tasaisemman nesteen jakautumisen ja lisäävät tehokasta suodatusaluetta, jolloin saavutetaan korkea vedentuotantokapasiteetti pienemmällä energiankulutuksella.
Suunnittelusovellustasolla korostetaan "modularisointia ja järjestelmäintegraatiota". Ultrasuodatusjärjestelmät käyttävät tyypillisesti standardoituja kalvomoduulirakenteita, joita voidaan joustavasti yhdistää ja laajentaa käsittelyn mittakaavan mukaan, ja niitä voidaan käyttää yhdessä sellaisten prosessien kanssa, kuten vastavirtahuuhtelu, ilmanpuhdistus ja käänteisosmoosi. Tämä suunnittelufilosofia tekee niistä soveltuvia sekä kunnalliseen vesihuoltoon että teollisuuden jäteveden uudelleenkäyttöön, mikä mahdollistaa nopean käyttöönoton ja vakaan toiminnan eri skenaarioissa.