慢滤是水以很低的滤速通过含有滤料的滤层，水中杂质被去除。该过程包括筛分作用、沉淀作用、吸附作用和生物作用等。①筛分作用，首先是筛去比过滤砂层间隙大的杂质。当筛眼堵塞时，砂层的间隙变小，可筛去更小的微粒。生物在水和废水带来的积留物中进行繁衍而形成过滤膜，其也起到筛分的作用，这种生物膜是由细菌群和硅藻类物质形成的，这些微生物用分泌的琼脂质形成结实致密的膜，在每平方厘米生物膜中有约20万～300万个微生物。②沉淀作用，混浊物在砂粒间产生沉淀而被除去的现象。这种现象发生在从表面到下部20厘米左右的地方。③吸附作用，砂粒一般带负电，但由于其被腐殖质包裹，故被认为带正电。腐殖质是植物被微生物分解而产生的，与铁、铝、硅结合成带正电的络合物。而污水中的悬浮颗粒一般带负电，所以在带正电的砂粒表面上会产生吸附现象。当水中的悬浮微粒的电荷发生变化时，微粒的去除率也发生变化，这就是吸附现象。④生物膜所起的生物作用，在砂层表面附近的过滤膜能吸附悬浮物和氧化有机物。在膜中繁殖的硅藻类利用阳光进行光合作用并放出大量的氧，溶解氧浓度高达16毫克/升。水或污水从过滤到排放往往需要6～7小时，由于生物膜上层和下层的微生物种类不同，其所起作用也不同。例如，表层生物大多是把氨氧化成亚硝酸的细菌，而下层多为把亚硝酸氧化成硝酸的细菌，所以当过滤水向下流动时，氨被氧化成亚硝酸和硝酸，从而得到稳定。

在以上几种原理的共同作用下，用慢速过滤往往可以获得较好的过滤效果。但这种方法的缺点是不适合于30℃以上的高混浊度和高色度的水与废水，原因在于混浊物多时发生堵塞使过滤不能顺利进行。

慢速过滤过程类似在沉淀池中悬浮物沉淀堆积的情况。在一般的工业设计中，慢速过滤的滤池大小为100～5000平方米，在最下部设集水渠，其上填充400～600毫米厚度的砾石层，以及600～900毫米厚度的砂层。水或污水的水位比砂层表面高0.9～1.2米，并以低于6米/天的速度进行过滤。

长时间进行过滤时，滤池的过滤能力将逐渐下降。水头损失的容积限度为90～100厘米，但为了安全起见，在水头损失为60厘米时就应停止过滤而进行铲砂作业，也就是把水位降到砂表层下30厘米左右，以0～12毫米的铲削量铲除砂的表面层。铲砂作业可使水头损失得到恢复，当砂层由于反复铲削而减少到40厘米左右时需要补砂，使砂层厚度复原。

用于慢速过滤的滤池构造虽简单，但基础施工量大；在整个过滤过程中，没有添加其他任何类似聚丙烯酰胺类高分子有机絮凝剂的化学物质，不需要加速水或污水的沉降速度，因此整个处理工艺绿色环保无污染；设备维护人工成本较高，一般仅限于在生活饮用水的处理当中，来水本身比较洁净。慢速过滤的目的是让水源得到更进一步的净化，然后通过消毒杀菌等后期处理工艺达到生活自来水的标准。

慢速过滤通常用于过滤河水或湖水，可除去悬浮物、细菌、溶解性铁、锰、氨性氮等而获得清水。慢速过滤可去除比砂径更小的悬浮颗粒和溶解性铁、锰等杂质。当用新砂进行过滤时，污水中的浑浊物、细菌、铁和锰等不能被去除，但继续进行过滤，一段时间后这些杂质将几乎完全被去除。过滤时间在冬季约是4～6个星期，在夏季是2～3个星期。此时，在砂层表面生成绿褐色到红褐色的黏质包覆膜，即砂粒被黏附性物质包裹起来，从表层到下部若干厘米的砂粒也呈现红褐色。这种包覆膜是生物膜，在过滤中起着重要作用。