当原水浊度小于100NTU，水系统均可以使用超滤装置，经过超滤技术的预处理后，产水浊度小于0.1NTU。另外，在反渗透之前使用超滤装置，也是保护反渗透装置的有效方式之一，使得反渗透膜免受污染。通常情况下使用寿命可从3年延长至5年甚至更长时间；同时可提高反渗透膜的回收率，在同等进水流量下产出更多的纯化水，提高了水的利用率。
与反渗透水类似，超滤采用错流工艺，进水通过加压平行流向多空的膜过滤表面。在压差的驱动下，水透过膜而其他微粒及有机物等污物不能通过。进入浓缩水流中（通常是给水的5%~10%）并排放，着使过滤器可以进行自清洁，并减少更换过滤器的频率。与反渗透一样，超滤不能抑制低分子量的离子污染。超滤对离子和有机物的去除效果根据超滤膜材料结构和孔隙率的不同而有所差异，虽然可以有效去除许多不同的有机物分子，但是不能将这些污物彻底去除。另外，超滤无法阻隔溶解的气体，也是缺点之一。大多数超滤通过连续的废水流来除去污物，由于进水的水质和预处理的不同，超滤流通量和清洁频率也会发生变化。很多超滤膜是耐氯的，短期可以耐受100mg/L，故不需要从进水中去除余氯，亦可实现次氯酸钠消毒的功能。
超滤系统的设备主要包括原水箱、原水泵、盘式过滤器（或50-100μm过滤器）、超滤装置、超滤产水箱、反洗泵、氧化剂加药装置等。超滤膜的材质是聚合体或陶瓷物质，其中，聚合膜元件可以是卷式和中空纤维的结构，陶瓷的模块可以是单通路或多通路结构。消毒超滤膜的方式很多，大多数情形下，聚合膜可以承受多种化学药剂清洗比如使用次氯酸盐进行清洗，有些聚合膜可以使用热水进行消毒，甚至可以承受蒸汽消毒。陶瓷超滤材料则可以承受所有普通的化学消毒剂、热水、蒸汽消毒或者除菌工艺中的臭氧消毒。
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