Il existe deux types de base de filtration sur sable ; la filtration lente sur sable et la filtration rapide sur sable. La filtration lente sur sable est un processus biologique, car elle utilise des bactéries pour traiter l’eau. Les bactéries
établissent une communauté sur la couche supérieure du sable et nettoient l’eau à mesure qu’elle passe, en
digérant les contaminants présents dans l’eau. La couche de microbes est appelée schumtzdecke (ou
biofilm), et doit être nettoyée tous les deux mois, lorsqu’elle devient trop épaisse et que le débit diminue. Après le retrait du schumtzdecke, il faut laisser les bactéries se reconstituer pendant plusieurs jours avant de pouvoir reprendre la filtration. Les systèmes de filtration lente sur sable sont utilisés depuis de nombreuses années ; les premiers systèmes ont fonctionné à Londres au XIXe siècle. Cependant, les systèmes de filtration lente sur sable nécessitent de grandes surfaces de terrain pour fonctionner, car le débit de l’eau est compris entre 0,1 et 0,3 mètre par heure. En raison de la surface de terrain nécessaire et du temps d’arrêt pour le nettoyage, les filtres à sable rapides, qui ont été développés au début du 20 e siècle, sont beaucoup plus répandus aujourd’hui.
La filtration rapide sur sable est un processus physique qui élimine les solides en suspension dans l’eau. La filtration rapide sur sable est beaucoup plus courante que la filtration sur sable à écoulement, car les filtres à sable rapides ont des débits assez élevés et nécessitent relativement peu d’espace pour fonctionner. En fait, pendant la filtration rapide sur sable, l’eau s’écoule à une vitesse pouvant atteindre 20 mètres par heure. Les filtres sont généralement nettoyés deux fois par jour à l’aide de filtres à rétrolavage et sont remis en service immédiatement.
La technologie moderne a permis d’utiliser l’efficacité de la filtration lente sur sable avec le rythme rapide et la petite surface de terrain nécessaire à la filtration rapide sur sable. En fait, après que les méthodes conventionnelles de traitement de l’eau n’aient pas réussi à traiter l’eau de la Première Nation de Saddle Lake, le Dr Hans Peterson a découvert qu’un processus biologique de traitement de l’eau, qui incorporait des aspects de la filtration lente et rapide sur sable, pouvait traiter avec succès l’eau conformément aux directives canadiennes sur la qualité de l’eau potable. Pour en savoir plus sur la façon dont l’eau de Saddle Lake a été traitée, lisez la fiche d’information sur l’ultrafiltration, la nanofiltration et l’osmose inverse, ou lisez l’article « Due diligence equals safe drinking water » qui a été écrit par le Dr Peterson et publié dans Aboriginal Times, ou lisez Watered Down Excuse, According to one scientist, high cost is no excuse for lack of safe drinking water in First Nations communities, qui a été écrit par Kim Peterson et publié dans The Dominion.
La capacité du traitement conventionnel, comme la sédimentation et la filtration sur sable, est comparée ci-dessous à différents types de filtration membranaire, notamment la microfiltration, l’ultrafiltration,
la nanofiltration et l’osmose inverse. Un système de filtration membranaire peut également être appelé un
filtre à particules. Les particules d’un diamètre supérieur à un millimètre, comme le gravier et le sable, sont
éliminées par le processus de sédimentation. Les particules d’un diamètre supérieur à 100 microns (ou 0,1 millimètre), comme le sable fin, sont éliminées par filtration sur sable. À mesure que la taille des pores diminue, une plus grande proportion de matériau est retenue lorsque l’eau traverse le filtre. On utilise souvent une combinaison de plusieurs tailles de filtres, afin que les grosses particules ne se bouchent pas trop rapidement. En utilisant un matériau plus fin, comme du sable ou de l’argile expansée, ou en appliquant un coagulant, il est possible d’éliminer les petites particules dont la taille est comprise entre un et 100 microns. Pour plus d’informations sur les autres procédés membranaires, consultez la fiche d’information sur l’ultrafiltration, la nanofiltration et l’osmose inverse.