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我国南方地区的生活饮用水源普遍存在突发氨氮和季节性有机物污染的现象。城市自来水厂的传统常规工艺已无法为提供安全饮用水作保障。由于O3-BAC深度处理工艺在南方湿热地区运行过程中出现微型生物泄漏的严重问题和中置曝气生物滤池长期运行可能导致滤料板结以及活性炭吸附能力会下降的技术问题。为了应对上述技术问题而开发出了新型中置双层滤池。本文针对中置双层滤池新工艺，通过小试和中试试验进行双层滤池填料优化和高、微污染水源净水效果研究。研究结果表明：（1）双层滤池悬浮陶粒厚度优化小试研究表明，悬浮陶粒初滤层能够对待滤水浊度发挥截滤作用，很好的保护了炭层。在12m/h滤速下，1.5m厚的悬浮陶粒初滤层不仅能保证炭层进水浊度低于1NTU,而且反冲洗也处于完全流化状态，能将所截滤的浊度物质通过下排水很好的排出池外。（2）双层滤池炭选型小试研究表明，3mm柱状炭、1.5mm柱状炭和8x16目破碎炭出水CODMn相对于待滤水平均去除率分别为29.4%、31.2%和47.5%。在10m/h的常规滤速下，3mm柱状炭和1.5mm柱状炭在10天的反冲洗周期中水头损失增长分别为7.5cm和12.5cm，而8x16目破碎炭反冲洗周期为5天，水头损失为43.0~88.0cm，平均每个反冲洗周期水头损失增长40.5cm；3mm柱状炭、1.5mm柱状炭和8x16目破碎炭在经过反冲洗后恢复正常进水所需的稳定时间分别为45min、70min和115min。（3）双层滤池中试系统在启动第21天后，滤池炭层出水氨氮相对于待滤水的去除率达到60%以上，去除率最高达到85.9%。中试系统和常规工艺水厂最终出水浊度相对于待滤水的平均去除率分别为80.4%和71.8%。中试系统和常规工艺水厂最终出水CODMn相对于原水的平均去除率分别为50.1%和46.3%。试验中试系统在面对暴雨期氨氮突发增大的情况时仍能将出水氨氮浓度满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的规定，很好的保障了生活饮用水的水质安全，而常规水厂需要采取常规强化手段才能使出水氨氮达标。（4）西江原水人工加铵试验表明，在进水氨氮为3.5mg/L左右时，双层滤池仍能高效的将出水氨氮满足<0.5mg/L，整个试验过程没有出现亚硝酸盐积累的现象。当人工加铵至原水氨氮分别为1.5mg/L和2.5mg/L左右时，中试系统双层滤池分别在9h和13h后出水氨氮值<0.5mg/L，砂滤池分别在12h和14h后出水氨氮值<0.5mg/L。（5）高污染珠江水源应急试验表明，中试系统待滤水浊度、CODMn、氨氮的平均值分别为1.34NTU、4.69mg/L、4.14mg/L；中置双层滤池出水浊度、CODMn、氨氮的平均值分别为0.95NTU、3.28mg/L、0.478mg/L，平均去除率分别为25.7%、30.1%、88.2%；中置曝气悬浮陶粒-生物活性炭双层滤池工艺能够将珠江水源的高氨氮控制在0.5mg/L以下，具有很强的抗氨氮负荷能力。