Vanduo, gaunamas iš požeminių šaltinių, tokių kaip gręžiniai ir šuliniai, istoriškai laikomas vienu švariausių gamtinių išteklių. Tačiau jo kelias per skirtingus geologinius sluoksnius lemia įvairių mineralinių medžiagų ištirpimą, kurios pakeičia pirminę vandens cheminę sudėtį. Dvi dažniausiai pasitaikančios problemos, su kuriomis susiduriama eksploatuojant autonominius vandens šaltinius, yra padidėjęs vandens kietumas ir geležies koncentracija. Šių problemų sprendimas reikalauja specifinių technologinių priemonių taikymo.
Žmonijos pastangos gerinti vandens kokybę siekia senovės civilizacijas. Dar senovės Egipte buvo naudojami primityvūs smėlio ir žvyro filtrai drumzlių pašalinimui. Vis dėlto tikslingas cheminės sudėties keitimas yra palyginti naujas reiškinys. Vandens minkštinimo technologijos pagrindai buvo padėti XX a. pradžioje, kai vokiečių chemikas Robertas Gansas (Robert Gans) pirmasis užpatentavo dirbtinius ceolitus (jonų mainų dervas), gebančius iš vandens pašalinti kietumą sukeliančius kalcio ir magnio jonus. Šis atradimas padarė perversmą pramonėje ir vėliau buvo pritaikytas buitiniams poreikiams.
Vandens kietumas yra apibrėžiamas kaip ištirpusių kalcio (Ca²⁺) ir magnio (Mg²⁺) katijonų kiekis. Šios druskos, kaitinant vandenį, formuoja netirpias nuosėdas, vadinamas kalkių akmeniu (kalcito ir aragonito kristalais). Šis procesas sukelia technines problemas: mažėja šilumos perdavimo efektyvumas šildymo sistemose, kemšasi vamzdynai, greičiau genda kaitinimo elementai. Vandens minkštinimo įrenginiuose vyksta katijonų mainų reakcija: vandeniui tekant per specialią polimerinę dervą, prisotintą natrio jonų (Na⁺), Ca²⁺ ir Mg²⁺ jonai pakeičiami Na⁺ jonais, kurie nuosėdų nesudaro.
Kita paplitusi problema – geležies perteklius. Geležis požeminiame vandenyje dažniausiai egzistuoja kaip bespalvė, ištirpusi dvivalentė forma (Fe²⁺). Vandeniui susidūrus su deguonimi, Fe²⁺ oksiduojasi iki trivalentės geležies (Fe³⁺), kuri sudaro netirpius rausvai rudus hidroksido junginius. Šios nuosėdos ne tik gadina santechnikos prietaisų išvaizdą, bet ir gali suteikti vandeniui nemalonų skonį, kvapą bei skatinti geležibakterių dauginimąsi vamzdynuose. Nugeležinimo procesas yra paremtas priverstine oksidacija (dažniausiai naudojant aeraciją – vandens prisotinimą oru) ir vėlesniu filtravimu per specialias katalizines medžiagas (pvz., mangano dioksidu padengtą smėlį), kurios pagreitina geležies oksidacijos reakciją ir sulaiko susidariusias nuosėdas.
Būtinybę įrengti minėtas filtravimo sistemas nulemia objektyvūs duomenys. Pirmasis ir privalomas žingsnis yra išsamus cheminis vandens tyrimas, atliekamas sertifikuotoje laboratorijoje. Tyrimo protokole pateikiamos faktinės teršalų koncentracijos, kurios lyginamos su Lietuvos higienos normoje HN 24:2017 nustatytomis ribinėmis vertėmis bei techninėmis rekomendacijomis buitiniams prietaisams. Remiantis šiais rezultatais, parenkama atitinkama vandens paruošimo technologija. Jei normatyvus viršija tik kietumo rodikliai, montuojamas vandens nukalkinimo filtras. Esant tik geležies pertekliui – nugeležinimo filtrai. Sudėtingais atvejais, kai vandenyje yra kelių tipų teršalų (pvz., kietumas, geležis, manganas, amonis), taikomos kompleksinės, kelių pakopų filtravimo sistemos. Taigi, vandens filtrų poreikis nėra universalus, o pagrįstas empiriškai nustatyta konkretaus vandens šaltinio chemine sudėtimi.