当要求超滤膜系统回收率更高时采用一段以上排列系统，就不会超过单支元件的回收率范围，通常两段式排列超滤膜系统就可实现75%的系统回收率，而三段式排列系统则可达到更高的系统回收率，这些回收率的确定是以每一段采用含6支膜元件的组件推算出来的，如使用仅能容纳3支元件的较短的压力容器时，为了达到相同的回收率，段数要加倍。
一般而言，超滤膜系统回收率越高，须串联在一起的膜元件数就应越多。为了平衡被拿走的产水并保持每段内原水的流速均匀性，每段压力容器的数量按进水水流方向递减。
一个典型的排列比例为2:1，排列比例定义为两个相邻段内压力容器数量之比，下图为4:2排列的两段超滤膜系统：
两段式排列系统
在单段超滤膜系统中，两个或两个以上的膜组件并联在一起，进水、产水和浓水均由总管管路系统分别相联。其它方面与单组件超滤膜系统相同，单段系统通常用于要求系统回收率小于50%，例如海水淡化。
下图为含6芯元件的组件所构成的单段系统：
单段系统
