Многослойные системы очистки состоят из нескольких (более одного) фильтрующих слоев из одинаковых или других аналогов с различной фракцией и специфическим весом. Принцип работы многослойных бочек заключается в комбинировании внутренней и поверхностной фильтрации с различной фракцией слоев внутренней засыпки и особым способом их чередования. Так, в бочках с двумя слоями засыпки, верхний слой состоит из материала большей фракции, например, из кварцевого гравия фракцией от 0,6 до 2,5 мм, активированного угля с поверхностью 600 - 1200 м2/г, или из аналоговых материалов с небольшой плотностью, таких, как пемза. Преимуществом материалов для многослойной засыпки (активированного угля, антрацита) по сравнению с гравийной смесью с erо гладкой поверхностью является остроугольная, большая внутренняя поверхность, благодаря которой достигается соответствующая глубинная, или внутренняя фильтрация. Благодаря большому объему, способному принимать частички грязи, сопротивление фильтра повышается очень медленно, а пористая структура фильтрующего слоя позволяет улавливать самые мелкие частички грязи. Одновременно, благодаря активированному углю, уменьшается присутствие неприятного запаха и привкуса воды (например, вследствие хлорирования).
Однако активированный уголь не может подвергаться реактивации и подлежит замене после достижения максимально допустимой степени загрязнения, если необходимо сохранить у него описанные выше свойства. Чтобы обеспечить полную очистку воды при высокой скорости фильтрации, ниже первого слоя небольшой фракцией располагается один или несколько слоев материалов с меньшими фракциями.
В процессе очистки воды эти слои, состоящие из песка, гравия, базальта и других материалов, сдавливаются вместе потоком воды. Одновременное медленное накопление частичек грязи разного размера постепенно приводит к уменьшению количества пустот, что улучшает механическую очистку. Нижний фильтрующий слой высотой более 0,6м состоит из песка фракцией 0,4-1,25мм. Обратная промывка (backwash) фильтра производится так же, как и у однослойных бочек при помощи 6-ти позиционного или автоматического вентиля, но объем воды для обратной промывки ограничивается 45 м/ч, чтобы многослойная засыпка не вымывалась из фильтра . Время прохода воды через фильтр с несколькими фильтрующими слоями больше времени сопротивления, что обеспечивает безупречное качество воды. Чтобы заложить такую фильтрацию в проект, желательно выполнить проектирование бассейна заранее, чтобы система гидравлики была рассчитана на емкость и насос высокой производительности.
Затраты на приобретение многослойной системы фильтрации и требуемое место для его размещения также больше, по сравнению с однослойными фильтрами. Существенными преимуществами многослойных фильтров являются:
При запуске бассейна необходимо произвести первичную обратную промывку, чтобы сбросить в канализацию все взвеси и грязь, находящуюся в засыпке после строительства бассейна. Помимо этого, при использовании активированного угля, антрацита, пемзы и других подобных материалов, требуется их увлажнение водой внутри фильтра в течение суток перед вводом в эксплуатацию. При использовании засыпки активированным углем, внутренняя поверхность емкости из металла должна иметь дополнительный слой защиты, поскольку даже высококачественная нержавеющая сталь разъедается активированным углем.