深床過濾池主要采用規格以及形狀較為特殊的石英砂作為濾料，在運行的過程中機理主要分為截留、吸附以及脫附等 3 個環節。
首先，截留機理。截留分為機械過濾與濾料沉積兩種類型，其中，機械過濾主要是通過濾料所組成的濾床對污水中的懸浮顆粒或已沉積的顆粒物集團等粒徑大于濾料篩孔尺寸的顆粒物進行截留，濾料篩孔越小截留作用越明顯，反之，由粗濾料所構成的濾床截留作用較小。濾料層通過截留能夠不斷截留、吸附由生化處理后出水中的懸浮物以及反硝化兼性異養菌群微生物（如微球菌屬、變形桿菌屬、芽抱桿菌屬等），且能夠輕松達到污水處理對于濁度＜ 2NUT 或 SS ＜ 5mg/L（通常要求 SS＜ 2mg/L）的要求。濾料上沉積主要是由于液體流動，使得部分懸浮物穿過濾料而未被截留，此時就會沉積在濾料上。
其次，吸附機理。污水的深度處理時，顆粒物吸附于濾料表面，且在不同的濾速下濾料的吸附作用也有所不同，由此可通過控制濾速對吸附效果予以調整，從而確保污水的處理效果。該原理是由于擠壓、內聚力等的作用力，使分子間因吸力而吸附即物理吸附。
另外，脫附機理。通過上述一系列反應之后，被沉積顆粒物包裹的濾料間縫隙越來越小，使得進水流速升高，濾床阻力升高。被截留的顆粒物極有可能出現脫附并被帶至濾料深層累積。因此，需要在濾床的過濾作用失效前，對濾床截留顆粒物予以反沖洗，使截留的懸浮顆粒物全部沖洗出池，從而恢復濾床的過濾作用。
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