Un pat filtrant este un material, cum ar fi nisipul, care este folosit pentru a îndepărta anumite materiale, inclusiv uleiuri sau solide, din fluxurile lichide. Ele sunt utilizate în mod obișnuit pentru curățarea fluxurilor de ape uzate industriale și pot fi instalate ca sisteme septice rezidențiale. Tehnologia cu paturi filtrante este cel mai frecvent un sistem alimentat prin gravitație, în care lichidele intră în partea de sus și se deplasează în jos către canalele de scurgere situate la bază.
Tehnologia industrială cu paturi filtrante poate folosi o varietate de materiale ca medii de filtrare, inclusiv nisip, pământ poros sau margele de carbon. Eficiența filtrării depinde de mai mulți factori, inclusiv de suprafața mediului de filtrare. Suprafața înseamnă suprafața totală a mediului de filtrare, care este aria totală a tuturor particulelor sau mărgelelor utilizate pentru pat. Suporturile sunt proiectate cu atenție pentru a oferi suprafețe mari fără a deveni prea mici, ceea ce ar putea duce la blocare.
Timpul de rezidență, sau cât timp rămâne lichidul în pat, poate fi important pentru sistemele de filtrare care elimină substanțele chimice din fluxurile de procese industriale. Distribuția lichidului ar trebui să fie uniformă în partea superioară a patului, iar patul în sine ar trebui să fie nivelat pentru a preveni curgerea lichidului pe o parte, nu prin întreaga zonă. Patul trebuie să fie împachetat lejer pentru a permite circulația liberă a lichidului; un pat bine împachetat are o suprafață disponibilă mai mică și se poate înfunda mai repede.
Paturile filtrante pot funcționa continuu, așa cum se poate întâmpla într-un proces industrial, sau pot funcționa într-o aplicație discontinuă sau intermitentă. Un exemplu de filtrare discontinuă este un pat filtrant utilizat pentru procesarea apelor reziduale. Pe măsură ce apa se scurge din casă, ea intră mai întâi într-o fosă septică unde solidele sunt separate. Lichidul care părăsește acest rezervor merge adesea într-un rezervor cu pompă, care este un rezervor mai mic de beton cu o pompă scufundată situată în partea de jos.
Când un comutator plutitor indică faptul că rezervorul pompei se umple, pompa se activează și golește conținutul într-un pat de nisip. Acest pat este adesea construit deasupra solului și conține straturi de nisip și pietriș, cu conducte de scurgere situate în partea de jos și conducte de pulverizare sau distribuție situate în partea de sus. Apa pompată trece prin conducta de distribuție, unde este pulverizată sau picurată pe patul de nisip.
Paturile cu filtre cu nisip sunt utile pentru apele uzate, deoarece nu numai că separă mai multe solide, dar bacteriile și aerul prezent în pat pot ajuta la descompunerea oricăror deșeuri solide care intră din fosa septică. Sistemul de drenaj colectează apa din fund și, în mod normal, este trimisă într-un câmp de distribuție subteran unde apa poate pătrunde în pământ. Filtrele de nisip necesită înlocuirea ocazională a nisipului, deoarece se umple cu solide, dar aceste sisteme pot oferi ani de funcționare de încredere.
Un alt tip de pat filtrant este un filtru cu pat fluidizat. Aceste sisteme pot fi proiectate în două moduri; lichidul poate fi pompat din partea inferioară a filtrului pentru a ridica și agita patul, iar aerul sau alt gaz poate fi barbotat în fundul rezervorului de filtru pentru a agita mediul. Sistemele fluidizate sunt proiectate în primul rând pentru filtrarea chimică, unde este necesară o suprafață mare pentru a extrage contaminanții sau substanțele chimice din fluxul lichid. Nu sunt eficiente pentru filtrarea solidelor, deoarece efectul de agitare ar împiedica filtrul să prindă materialul solid.