Proses filtrasi merupakan proses penyaringan air dari pertikel-pertikel koloid yang tidak terendapkan selama proses sedimentasi melalui media berbutir yang porous.Pada proses filtrasi terdapat beberapa fenomena yang penting khususnya filtrasi dengan media berbutir, yaitu :
- Mechanical straining, adalah proses penyaringan partikel suspended yang terlalu besar untuk dapat lolos melalui lubang diantara butiran pasir. Proses ini terjadi pada permukaan filter. Clogging pada filter akan mengurangi ukuran pori sehingga secara teoritis akan meningkatkan efisiensi straining, dengan bertambahnya waktu, meningkatkan tahanan/resistance filter sehingga perlu dipilih butiran yang lebih besar.
- Sedimentasi, proses mengendapkan partikel suspended yang lebih halus ukurannnya dari lubang pori pada permukaan butiran. Pada prisipnya semua butiran filter dapat menjadi tempat pengendapan ini. Jika filtrasi sudah berjalan cukup lama,endapan akan mengurangi ukuran efektif pori dan kecepatan turunnya air akan bertambah. Hal ini akan menggerus endapan sehingga terbawa ke efluen dan menandai perlu diadakannya back wash.
- Adsorbsi, merupakan proses yang paling penting dalam filtrasi, karena dapat menghilangkan partikel-partikel koloid yang berasal dari bahan anorganik maupun bahan organik yang tidak terendapkan.Proses ini dapat terjadi karena secara alamiah pasir kuarsa pada pH normal mamilki muatan negatif sehingga dapat menarik partikel bermuatan positif dalam bentuk koloidal matter seperti kristal dalam karbonat, flok dari besi dan aluminium hidroksida serta kation-kation dari besi, mangan, aluminium dan lain-lain.
- Aktivitas biologis, disebabkan oleh mikrobiologi yang hidup di dalam filter . Secara alamiah mikroorganisme terdapat dalam air baku dan bila melalui filter dapat tertahan pada butiran filter. Mikoorganisme ini dapat berkembang bail dalam filter dengan sumber makanan yang berasal dari bahan organik dan anorganik yang mengendap pada media. Sumber makanan ini sebagian digunakan untuk proses hidup mikroorganisme dan sebagian lagi digunakan untuk proses pertumbuhannya (asimilasi). Hasil asimilisai ini terbawa oleh air dan digunakan lagi oleh mikrooragisme yang lebih dalam letaknya. Dalam hal ini organic matter akan terurai menjadi bahan anorganik (mineralisasi)