在水的过滤过程中，水中悬浮杂质在滤层行进过程中逐渐截留。悬浮杂质因其尺寸和粘着力的差异，被截留的难易程度不同，它们被除去的顺序是先易后难。因此，水在滤层流动过程中，易除去的悬浮杂质优先被上层滤层截获，残留的较难除去的悬浮杂质进入下层滤层。沿过滤水流方向看，越往下游所剩悬浮杂质的除去难度越大。

 
       普通过滤器，粒径小的滤料在上层，愈往下层粒径愈大。水流自上而下地在滤层孔隙间进行过程中，杂质首先接触到截污能力最强的上层细滤料，大颗粒悬浮物最先被除去，剩下一些小颗粒悬浮物被输送到下一层。由于下层滤料比上一层要粗，其截留能力不足上一层，越往下层，这一现象愈加明显。这种过滤，事实上会造成污泥绝大部分堆积在上层，导致局部阻力增长过快，总的水头损失大。
 
       多介质过滤器通过选择密度不同的两种或三种滤料，做到反冲洗后轻而粗的滤料在上层，细而重的滤料处于下层，形成上粗下细的较佳排列。滤料从粗到细，截污能力渐增，因而实现了整层滤料截污能力与残留杂质除去难度的最佳匹配。在过滤时，水中大部分杂质备截留在无烟煤层及煤砂交界处，因而截污能力相比单介质过滤器约增加1倍以上。这种滤床性能优越，截污容量大，过滤周期长，出水水质好，水头损失增长速度慢。
 
       多介质过滤器中每种滤料装填一定高度形成一层，各层叠加共同构成滤床。多层滤层客观上受滤料种类的限制，不可能装填无限层，现已用于实际生产的只有双层滤床（如煤-砂）和三层滤床（如煤-砂-磁铁矿）。