Il processo di filtrazione dell'acqua prevede che l'acqua scorra attraverso qualche tipo di materiale filtrante o, in alcuni casi, usando la pressione per forzare l'acqua attraverso di esso. A seconda del mezzo filtrante utilizzato, la filtrazione può rimuovere particelle, metalli e agenti patogeni microbici. I filtri sono disponibili in tutte le dimensioni, dai piccoli modelli che si attaccano ai rubinetti domestici, fino a quelli utilizzati nei sistemi di trattamento delle acque comunali, ma funzionano tutti con gli stessi principi di base.
I media filtranti, i materiali che catturano i contaminanti dall'acqua, sono i componenti principali di qualsiasi processo di filtrazione dell'acqua. La sabbia è comunemente usata nei grandi sistemi di trattamento delle acque e talvolta viene miscelata con carbone antracite. Il carbone attivo granulare - materiale a base di carbonio che è stato elaborato per avere una superficie maggiore, in modo che possa assorbire più contaminanti - è una scelta popolare per i piccoli filtri domestici. Il manganese greensand è un materiale filtrante appositamente trattato per rimuovere ferro e manganese dall'acqua. Le piscine utilizzano frequentemente filtri di terra biatomacea.
I filtri piccoli generalmente contengono solo un materiale, ma in quelli più grandi i media filtranti sono stratificati. Ad esempio, i filtri a sabbia hanno uno strato di ghiaia con uno strato di sabbia su di esso. Se il filtro include anche carbone antracite o altro materiale filtrante a grana fine, viene stratificato sulla parte superiore. L'acqua scorre lentamente attraverso le piccole particelle negli strati superiori del filtro, quindi si sposta più rapidamente attraverso lo strato di ghiaia e infine si raccoglie nel sottosuolo fino a quando non si sposta sulla sua destinazione successiva.
L'unica azione visibile nel processo di filtrazione dell'acqua è quella dell'acqua che scorre attraverso il filtro o che viene forzata attraverso il filtro, ma in realtà sono in atto numerosi processi per rimuovere i contaminanti dall'acqua. I contaminanti più grandi vengono setacciati perché non possono spostarsi attraverso il materiale del filtro. Le particelle di materiale filtrante assorbono contaminanti, come gas e particelle come metalli e minerali. Adsorbimento significa che i contaminanti si attaccano alle superfici del materiale filtrante.
Per un certo tipo di filtro chiamato filtro a sabbia lento, la decomposizione biologica è un'altra parte del processo di filtrazione dell'acqua che rimuove i contaminanti. I filtri a sabbia lenta hanno uno strato di microrganismi, chiamato schmutzdecke, che si forma sopra la sabbia nel filtro. I microrganismi presenti nello schmutzdecke abbattono i contaminanti organici e possono anche consumare batteri nocivi che possono essere presenti nell'acqua.
