超滤
超滤（uf）基本上是按分子量大小进行分离的压力驱动膜过程。超滤膜的孔径一般在 1—100nm之间，能够截留分子量在300—500,000道尔顿的物质，包括多糖、生物分子、聚 合物和胶体物质等。大多数超滤膜所标称的切割分子量一般定义为膜具有90%以上截留率的最小分子量。
超滤膜性能
对于确定膜在分离应用中的适用性比较重要的几个膜特性参数有：孔隙率、结构形态、表面性能、机械强度和耐化学性。这些特性取决于膜的材料和制造技术。这些特性参数之间有很大程度的关联性。例如只有高分子材料具有适宜的机械强度，膜才能保持高空隙度的结构。耐压实性能、耐化学清洗、耐细菌分解、耐温度等性能对于膜的工业应用都非常重要。膜的表面性能和孔的结构形态对膜污染、膜通量和溶质分离都有影响。
超滤及微滤工艺的优点
超滤能够去除水中能够找到的任何最为细小的颗粒物，超滤的颗粒截留范围一般可达到0.001－0.01微米，微滤的颗粒截留范围比超滤要高出1－2个数量级，一般为0.1－0.2微米。
由于微滤具有深层过滤能力，所以在一定程度上能够去除病毒。但微滤的确是细菌和隐孢子菌、鞭毛虫等原生寄生虫的绝对屏障，因此也用于市政水处理。
然而由于介质的深度、料液在通过介质时的弯曲路径，这种过滤器也可获得高去除效率。150微米的沙滤床对10－20微米的颗粒的去除率可轻松达到90－99%。深层滤器的规定等级意味着其去除效率是可变的，取决于许多环境因素及操作参数。
这种尺寸选择特性使得膜成为一种能够满足绝对过滤质量需求的理想方式，无论是超纯水方面的应用，还是市政法规当局的严格法定标准都没有问题。膜的初始完整性会一直保持下去，能够保证去除率。
与传统处理工艺相比，膜法处理工艺的优点不仅仅在于其绝对高的去除率。膜系统更加简洁紧凑（占用空间一般下降33%），自动化程度高（正常情况下无须人工操作），药剂投加量少（药剂费用低，产生废水少）。
外压膜与内压有什么区别
内压式操作过程中，料液在膜丝内腔流动，滤液的渗透方向与反洗方向相反。反洗过程中，高速反洗液从膜丝的整个长度上透过膜壁，主要的约束是从膜丝内腔排出反洗排水。对于将膜组件单排并联排列的设计，可以从膜组件两端同时排水，保证了清除积累颗粒物的效率。
外压式操作在进行反洗时就无法保证清洗的效率。过滤过程中料液从膜丝外壁进入膜丝内腔，反洗时采用透过液，流道方向恰恰相反。为了保证反洗效果，需要大流量注入透过液。但膜丝内腔的流道狭小，限制了反洗液的流量，反洗的效果会大打折扣。最终的结果是膜污染和通量下降。
外压式操作的反洗过程均采用了空气辅助措施。空气可以从膜丝内腔直接透过膜壁，也可以在反洗时在膜丝外侧加入空气扰动膜丝。真正的空气反冲洗可以彻底清除膜面的沉积物，但在清理膜面的同时对膜丝也会造成拉伸、疲劳等伤害，最终导致膜丝失效。
空气擦洗也是有害的，会引起在膜丝与树脂粘结面处的膜丝拉伤。为了避免拉伤，需要强度更大的膜。而且，无论是空气反冲还是空气擦洗，均能需要可观的空气供给，导致运行费用的明显增加。
膜组件应该垂直排列还是水平排列
在uf的开发早期，系统设计采用平行排列的方式，膜组件的安装或者采用垂直、或者采用水平，随具体的情况而定。但垂直安装有一个非常重要的好处，就是排出空气。这样就大大简化了开车调试，使得采用空气进行完整性测试更加容易操作，而且可以使用空气反冲洗或空气增强反洗。
多元件设计的优点在于膜壳的数量被大大减少了（虽然膜丝有了两层外壳，一层是元件外壳，另外一层是单独的压力容器），连接管线及阀门同时减少了。这种结构自然简化了元件的进出口，不需要在台架之间进行连接（虽然元件的维修更加困难且更加费时）。然而对于大规模装置来说，可以通过模块化的结构多层组件安装，垂直排列的安装密度与水平排列形式基本相近。
多元件水平设计有许多缺点。其中最主要的是在过滤循环中水力学无法实现优化，以及反洗效果低下。在过滤循环中，膜壳中心部位的终端会形成高浓度的垢物，如果要进行反洗，在中心部位的流速最低，所以清洗效率最低，要打通终端部位的机会几乎等于零。在商业设计中，为了避免这一缺陷，与垂直结构相比，水平结构的设计通量要低15%。
多元件水平结构更深一层的缺点是无法实施借助空气的完整性测试。这种测试在市政水处理应用中是一个工业标准，多元件水平设计比单个元件水平结构更加难于进行，原因是很难在测试结束后不损伤膜丝的情况下完全排除空气。
内压垂直结构的另外一个特点是可以采用空气辅助反洗。在这里，空气不穿过膜，也不进行擦洗，没有不良的机械作用，避免了额外的拉伸。使用空气的目的是在过滤结束反洗之前从底部吹气，这样膜丝内腔的液体被排出，反洗液体进入了一个空的流道，能够增强从膜丝表面清除污物的效率。
加压式和浸没式
加压式组件将膜丝封闭在外壳内，膜壳有一定的压力等级，需要时，可以让组件背压运行。
浸没式系统的膜一般是微滤或极粗的超滤，膜的透性非常高。加压式系统的膜孔稍小，截留率较高且通量较小。浸没式系统的通量一般比加压式稍低，跨膜压差也低。由于低跨膜压差降低了固体堵塞膜孔的倾向，污染率降到了最低，所以适宜于处理高固含量料液。
对于那些必须将滤液提升到更高的水库中的情况，加压式系统就有了优势，因为不必再加提升泵。
直流和错流
uf/mf分离工艺采用错流方式来阻止污染物在膜面上的过量聚集，控制污染率。错流速率通常在料液流道中形成紊流或过渡流态，提供一种清除膜面颗粒物聚集的高效方法，即便再高固含量料液的情况也有效。在大规模系统中采用错流方式的缺点是形成足够速度所需的错流泵的尺寸及运行费用较高，输送能量会导致高的料液流道压力损失。
直流操作是水处理应用中正在兴起的一种工艺选择。大多数水源的进料固体荷载通常比在废水和分离中使用传统错流应用的情况要低，所以膜公司可以开发出错流替代产品。首先错流被减少到一次性排水，然后全部停止，所依赖的其实就是简单的脉冲反洗。这种操作叫做直流式或半死端过滤。由于消除了错流，过滤循环压力降不再是一个限制因素，使用更细的料液流道成为可能。这也大大增加了膜组件的装填密度，低造价和低运行费用和结合开启了大型水处理市场的大门。
亲水和疏水
商业化的uf/mf膜系统涵盖了从完全亲水的醋酸纤维素（ca）到完全疏水的聚丙烯（pp），在两个极端之间，有聚砜（ps）/聚醚砜（pes）系列，以及聚丙烯腈（pan）和聚偏氟乙烯（pvdf）。
湿纺和干纺工艺都能制造中空纤维和毛细管膜。为了能够进行湿法纺丝，需要将聚合物或聚合物溶液溶解在溶剂中。ca和ps/pes是聚合物家族能够进行湿法纺丝的范例。ps/pes的溶解度使它们成为聚合物共混膜的理想材料，由于与其他聚合物可以共溶，使它们的亲水性质可以被改性。湿法纺丝的一个优点是孔径和其他膜性质可以广泛地改变，取决于所选择的纺丝条件。ps/pes在与其他适当的聚合物共混之后可以变得亲水，这样便具备了ca的优点，同时避免了ca的主要缺点－耐苛性化学清洗能力差。
在水处理中，亲水性膜具有许多明显的优点。首先，膜易于湿润，透过性好。其次，地表水中的污染成分一般都是有机物，更加容易在疏水性表面上附着。亲水性表面倾向于抵制有机物吸附造成的附着，这样的表面称之为低污染表面。
疏水性膜没有这么大的伸缩性。孔径也是可变的，但无法达到ps/pes那么大的变化范围而不损失膜丝强度和透水性。孔径0.2微米mf是pp膜的标准形式，这种膜对细菌的截留非常好，但对市政消毒所需的病毒去除还不够高，还要进行后续的氯化或超氯化消毒处理。疏水的pp的确可以进行空气反冲，但这种反冲的同时也需要强烈的化学清洗（pp的耐氯性能很低）。
互换性
超滤/微滤技术有一些明显不同的路线。在技术上看起来是提供了多种多样的商业化产品的选择，但它们之间没有互换性确实一个缺陷，不像在ro/nf产品所采用的标准化设计那么方便。
从原理上就分为加压式和浸没式最适宜于大规模和翻新设计，以及高固含量的情况。加压式设计最适宜于中小规模和低固含量的情况。由于地点环境，特别是由于输送的需要，在两种技术之间形成了一些中间地带，两种技术均可。
另外，加压系统不易进行互换，大多数制造商以及采用了垂直安装，但在不进行大量改造的情况下无法更换其他的膜。