Mehrschichtfilter filtrieren geflockte Schweb- und Trübstoffe, sowie Schmutzpartikel aus Brunnen-, Oberflächen- und Prozesswasser. Die Kombination verschiedener Filtermaterialien, wie z. B. Hydro-Anthrasit und Filterkies, ermöglicht im Gegensatz zu Einschichtfiltern eine Tiefenfiltration und somit ein höheres Schmutzaufnahmevermögen. Die Standzeit der Filter verlängert sich, die Betriebskosten sinken. Je nach Anforderung kann dieser Filtertyp auch nur mit einem Filtermaterial, z. B. Aktivkohle, betrieben werden.

Mehrschichtfilter sind klassische Schnellfilter. Das Filterbett kann sowohl aus einem als auch aus mehreren unterschiedlichen Materialien bestehen. Im zweiten Fall spricht man von Mehrschichtfiltern, die gegenüber Einschichtfiltern entscheidende Vorteile aufweisen. Die oberste Filterschicht muss eine geringere Dichte aufweisen, als die darunter liegenden. So nimmt das Schüttgewicht nach unten hin zu und die Porenweite ab. Damit können wesentlich höhere Filterlaufzeiten realisiert werden, da in den oberen Bereichen eine hohe Trübstoffabscheidung bei einer kleinen Partikelzurückhaltung erfolgt und die unteren Schichten sich genau gegenteilig verhalten. Die Tiefenwirkung der Filtration wird dadurch maßgeblich erhöht. Wenn Korngrößen und Dichte der verwendeten Materialien richtig aufeinander abgestimmt sind, bleibt deren Anordnung auch nach einem Rückspülvorgang stabil. Die Filter werden je nach Bauart im Saug- oder Druckbetrieb gefahren. Speziell im Bereich der Schwimmbadwasseraufbereitung zählen Mehrschichtfilter zu den am häufigsten eingesetzten Verfahren, was auf die einfache Bauart, die vergleichsweise geringen Anschaffungskosten und die leichte Bedienung zurückzuführen ist. Die Rückspülintervalle richten sich nach dem Belastungsgrad des Rohwassers und werden druckverlustabhängig ausgelöst. Zur Sicherstellung hygienisch einwandfreier Verhältnisse empfiehlt die DIN 19643 jedoch unabhängig vom Druckverlust mindestens 2 mal wöchentlich eine Filterrückspülung. Einmal im Monat ist der Rückspülvorgang zu beobachten.

EinsatzmögIichkeiten, Entwicklungstrends

Seit etwa fünfzig Jahren sind in Europa und in Nordamerika, umfangreiche Bemühungen zum Einsatz der Mehrschichtfiltration in der Wasserbehandlung festzustellen. Dieser Trend begründet sich auf der Tatsache, daß bei steigenden Qualitätsforderungen und gleichzeitig unzureichender Rohwasserqualität die bisherigen Filteranlagen nicht leistungsfähig genug sind. Die Filter wirken als "Oberflächenfilter", d.h., die Schmutzstoffe dringen nur wenige Zentimeter in das Filterbett ein. Mit der Mehrschichtfiltration ist der Übergang zur Tiefbettfiltration möglich. Diese führt zu einer wesentlichen Erhöhung der Filtergeschwindigkeit oder zur Verlängerung der Filterlaufzeit und damit zu größerem Durchsatz zwischen den Rückspülungen oder auch zur Verbesserung des Reinigungseffektes. Diese Zielgrößen bedingen sich gegenseitig. Bei richtiger Auslegung führen Mehrschichtfilter zu niedrigeren Betriebskosten.

Um den Effekt der Tiefbettfiltration zu erzielen, also auch die tieferen Filterschichten für die Reinigung zu nutzen, ist es notwendig, die Filterschichten weitgehend an die Idealvorstellung einer kontinuierlich in Fließrichtung kleiner werdenden Körnung anzupassen.

Der weitaus überwiegende Teil der Filteranlagen wird im Abwärtsstrom betrieben. Ein betriebssicher Schichtenaufbau mit grobem Filtermaterial in den oberen Schichten und nach unten abnehmenden Korngrößen ist an den Einsatz von Materialien unterschiedlicher Dichte gebunden . Anderenfalls sind Vermischungen der Schichten bei den periodischen Rückspülungen unvermeidlich. Bei richtiger Abstufung treten nach den Rückspülungen nur sehr geringfügige Vermischungen an der Grenzzone der Schichten ein. Das technische Hauptproblem bei der Mehrschichtfiltration ist, die erforderlichen Filtermaterialien unterschiedlicher Dichte und Korngröße bereitzustellen. Aus diesem Grund beschränkt sich die Mehrschichtfiltration im Regelfall oft auf zwei Schichten, wobei für die unten liegende Feinkornschicht Ouarzsand bzw. Kieskorn eingesetzt wird. Bereits diese einfache Form der Mehrschichtfiltration ist schon ein Hochleistungsverfahren, mit dem beispielsweise bei der Aufbereitung von Oberflächenwasser (EIberohwasser) in geschlossenen Schnellfiltern gegenüber der Einschichtfiltration ein 2- bis 3 facher Durchsatz nachgewiesen werden konnte.

Im Gegensatz zu den traditionellen Filterbauarten in anderen Ländern sind die Schnellfilter in Deutschland mit stärkeren Schichthöhen, größeren Korndurchmessern und meißt mit Wasser -Luft-Spülung ausgestattet. Ein Zwang zur Steigerung des Durchsatzes durch Mehrschichtfiltration war deshalb in Deutschland nicht so frühzeitig gegeben, zumal die technische Besonderheit der Wasserschwachstromspülung bei der Umrüstung der Filter noch zu Problemen bei der Beherrschung der größeren, für die Klassierung der Schichten benötigten Spülwassermengen führt. Mit Blick auf die Schlüsselstellung der Filtration in der Wasseraufbereitung wurden Wege gefunden, durch Einsatz besonders leichten Filtermaterials die Mehrschichtfiltration in vorhandenen Wasserwerken möglich zu machen.

Als Oberkorn werden überwiegend Materialien mit geringer Naßdichte eingesetzt. Die Abstufung der Korngröße zwischen Oberschicht und Unterschicht bringt eine gute Raumfilterwirkung. Neue Anlagen können hydraulisch auf diese Bedingungen ausgelegt werden. Als Einsatzstoffe werden vorwiegend Anthrazit, vulkanische Schlacken , Bimsstein, thermisch behandelte Kohlen und Keramsit (Synonym für Blähton) verwendet.

Für eine dritte Oberschicht oder für die Ausrüstung vorhandener Schnellfilter mit Wasserschwachstromspülung wird eine noch geringere Naßdichte angestrebt, um aufwändige Veränderungen des Rückspülsystems zu vermeiden.

Es eröffnen sich völlig neue Anwendungsmöglichkeiten für die Filtration. Diese liegen für Oberflächenwasser z. B. in der breiteren Anwendung der Flockungsfiltration, in dem Verzicht auf Vorfilter oder ähnlich wirkende Vorreinigungsstufen und in der Möglichkeit der Verfahrenskombination mit pulverförmiger Aktivkohle oder anderen Adsorbentien.

Für Grundwasser ergeben sich ähnliche Vorteile; besonders wird bei kleineren Anlagen die Verlängerung der Filterlaufzeit als Voraussetzung für  Senkung der Selbstkosten ausgenutzt. Auch für die Abwasserfiltration ergeben sich bessere Bedingungen.

Der Naßdichte des Filtermaterials sind nach unten Grenzen gesetzt. Bei zu leichtem Material besteht die Gefahr des Aufschwimmens infolge Entgasungserscheinungen und wegen unzureichender Intensität der Rückspülung, so daß die Schmutzstoffe nicht vollständig aus dem Filter ausgetragen werden.

Besonders bei Oberflächenwasser kann die hydraulische Leistungsfähigkeit nicht immer voll ausgenutzt werden, besonders wenn sich im Filterbett während der Filtrotionsphase Wasserorganismen ansammeln (Deponiebildung).