Ci sono due tipi fondamentali di filtrazione a sabbia: filtrazione lenta a sabbia e filtrazione rapida a sabbia. La filtrazione lenta a sabbia è un processo biologico, perché usa i batteri per trattare l’acqua. I batteri
stabiliscono una comunità sullo strato superiore di sabbia e puliscono l’acqua al suo passaggio,
digerendo i contaminanti nell’acqua. Lo strato di microbi è chiamato schumtzdecke (o
biofilm), e richiede una pulizia ogni due mesi, quando diventa troppo spesso e la portata diminuisce. Dopo la rimozione della schumtzdecke, i batteri devono essere lasciati diversi giorni per ristabilire una comunità prima che il filtraggio possa riprendere. I sistemi di filtrazione lenta a sabbia sono stati usati per molti anni; i primi sistemi hanno funzionato a Londra nel 19° secolo. Tuttavia, i sistemi di filtrazione lenta a sabbia richiedono grandi aree di terreno per funzionare, perché la portata dell’acqua è tra 0,1 e 0,3 metri all’ora. A causa dell’area di terreno richiesta e dei tempi morti per la pulizia, i filtri a sabbia rapidi, che sono stati sviluppati all’inizio del 20° secolo, sono molto più diffusi oggi.
La filtrazione rapida a sabbia è un processo fisico che rimuove i solidi sospesi dall’acqua. La filtrazione rapida a sabbia è molto più comune della filtrazione a sabbia di flusso, perché i filtri a sabbia rapidi hanno portate abbastanza alte e richiedono relativamente poco spazio per funzionare. Infatti, durante la filtrazione rapida a sabbia, l’acqua scorre fino a 20 metri all’ora. I filtri sono generalmente puliti due volte al giorno con filtri di controlavaggio e sono rimessi in funzione immediatamente.
La tecnologia moderna ha permesso di utilizzare l’efficacia della filtrazione lenta a sabbia con il ritmo rapido e la piccola superficie di terreno richiesta dalla filtrazione rapida a sabbia. Infatti, dopo che i metodi convenzionali di trattamento dell’acqua non sono riusciti a trattare con successo l’acqua di Saddle Lake First Nation, il Dr. Hans Peterson ha scoperto che un processo di trattamento biologico dell’acqua, che incorporava aspetti sia della filtrazione lenta che di quella rapida a sabbia, poteva trattare con successo l’acqua secondo le linee guida canadesi sulla qualità dell’acqua potabile. Per ulteriori informazioni su come è stata trattata l’acqua di Saddle Lake, leggi la scheda informativa sull’ultrafiltrazione, nanofiltrazione e osmosi inversa, o leggi l’articolo “Due diligence uguale acqua potabile sicura”, scritto dal dottor Peterson e pubblicato su Aboriginal Times, o leggi Watered Down Excuse, According to one scientist, high cost is no excuse for lack of safe drinking water in First Nations communities, scritto da Kim Peterson e pubblicato su The Dominion.
La capacità del trattamento convenzionale, come la sedimentazione e la filtrazione a sabbia, è confrontata di seguito con diversi tipi di filtrazione a membrana, tra cui microfiltrazione, ultrafiltrazione,
nanofiltrazione e osmosi inversa. Un sistema di filtrazione a membrana può anche essere chiamato un filtro per particelle. Le particelle con un diametro maggiore di un millimetro, come ghiaia e sabbia, vengono
rimosse attraverso il processo di sedimentazione. Le particelle con un diametro maggiore di 100 micron (o 0,1 millimetri), come la sabbia fine, vengono rimosse attraverso la filtrazione a sabbia. Man mano che la dimensione dei pori diminuisce, una proporzione maggiore di materiale viene trattenuta mentre l’acqua passa attraverso il filtro. Spesso si usa una combinazione di filtri di diverse dimensioni, in modo che le particelle grandi non si intasino troppo rapidamente. Usando materiale più fine, come sabbia o argilla espansa, o applicando un coagulante, è possibile rimuovere piccole particelle tra uno e 100 micron di dimensione. Per ulteriori informazioni su altri processi a membrana, vedere la scheda informativa su Ultrafiltrazione, Nanofiltrazione e Osmosi inversa.