Er zijn twee basistypen zandfiltratie: langzame zandfiltratie en snelle zandfiltratie. Langzame
zandfiltratie is een biologisch proces, omdat het gebruik maakt van bacteriën om het water te behandelen. De bacteriën vestigen een gemeenschap op de bovenste zandlaag en reinigen het water tijdens de passage door de verontreinigende stoffen in het water te verteren. De laag microben wordt schumtzdecke (of biofilm) genoemd, en moet om de paar maanden worden gereinigd, als hij te dik wordt en het debiet afneemt. Nadat de schumtzdecke is verwijderd, moeten de bacteriën enkele dagen de tijd krijgen om opnieuw een gemeenschap te vormen voordat het filtreren kan worden hervat. Systemen voor langzame zandfiltratie worden al vele jaren gebruikt; de eerste systemen werden in de 19e eeuw in Londen in gebruik genomen. Voor de werking van systemen voor langzame zandfiltratie is echter een groot stuk land nodig, omdat de stroomsnelheid van het water tussen 0,1 en 0,3 meter per uur ligt. Vanwege het benodigde landoppervlak en de tijd die nodig is voor het schoonmaken, zijn snelle zandfilters, die in het begin van de 20e eeuw zijn ontwikkeld, tegenwoordig veel gangbaarder.
Snelle zandfiltratie is een fysisch proces dat zwevende deeltjes uit het water verwijdert. Snelle zandfiltratie is veel gebruikelijker dan doorstroomzandfiltratie, omdat snelle zandfilters een vrij hoge doorstroomsnelheid hebben en relatief weinig ruimte nodig hebben om te werken. Bij snelle zandfiltratie kan de stroomsnelheid van het water zelfs oplopen tot 20 meter per uur. De filters worden in het algemeen tweemaal per dag gereinigd met terugspoelfilters en worden onmiddellijk weer in gebruik genomen.
Moderne technologie heeft het mogelijk gemaakt de effectiviteit van langzame zandfiltratie te gebruiken met het hoge tempo en het kleine oppervlak dat nodig is voor snelle zandfiltratie. Nadat conventionele waterbehandelingsmethoden er niet in waren geslaagd het water van Saddle Lake First Nation met succes te behandelen, ontdekte Dr. Hans Peterson dat een biologisch waterbehandelingsproces, waarin aspecten van zowel langzame als snelle zandfiltratie waren verwerkt, het water met succes kon behandelen volgens de Canadian Drinking Water Quality Guidelines. Voor meer informatie over hoe het water van Saddle Lake werd behandeld, lees het informatieblad Ultrafiltratie, Nanofiltratie en Omgekeerde Osmose, of lees het artikel “Due diligence equals safe drinking water” dat werd geschreven door Dr. Peterson en werd gepubliceerd in Aboriginal Times, of lees Watered Down Excuse, According to one scientist, high cost is no excuse for lack of safe drinking water in First Nations communities, dat werd geschreven door Kim Peterson en werd gepubliceerd in The Dominion.
Het vermogen van conventionele zuivering, zoals sedimentatie en zandfiltratie, wordt hieronder vergeleken met verschillende soorten membraanfiltratie, waaronder microfiltratie, ultrafiltratie,
nanofiltratie en omgekeerde osmose. Een membraanfiltratiesysteem kan ook een deeltjes
filter worden genoemd. Deeltjes met een diameter groter dan een millimeter, zoals grind en zand, worden verwijderd door het
bezinkingsproces. Deeltjes met een diameter groter dan 100 micron (of 0,1 millimeter), zoals fijn zand, worden verwijderd door zandfiltratie. Naarmate de poriegrootte afneemt, wordt een groter deel van het materiaal vastgehouden wanneer het water door het filter stroomt. Vaak wordt een combinatie van verschillende maten filters gebruikt, zodat grote deeltjes niet te snel verstopt raken. Door fijner materiaal te gebruiken, zoals zand of geëxpandeerde klei, of een coagulant toe te passen, is het mogelijk om kleine deeltjes tussen één en 100 micron te verwijderen. Voor meer informatie over andere membraanprocessen, zie de factsheet Ultrafiltratie, Nanofiltratie en Omgekeerde Osmose.