مرشح الطبقة العميقة لإزالة النيتروجين هو وحدة لمعالجة مياه الصرف الصحي تجمع بين وظائف إزالة النيتروجين البيولوجية والترشيح. ويستخدم رمل الكوارتز المصمم بأحجام وأشكال خاصة كوسط لنمو الكائنات الدقيقة المسؤولة عن إزالة النيتروجين. كما أن الطبقة العميقة فعالة في إزالة نترات النيتروجين (NO3-N) والمواد الصلبة العالقة. ومع إضافة مصدر كربوني مناسب، تقوم بكتيريا إزالة النيتروجين التي تنمو على سطح رمل الكوارتز بتحويل NO3-N إلى N2، مما يُكمل عملية إزالة النيتروجين. ويجمع مرشح الطبقة العميقة لإزالة النيتروجين بين عدة وظائف تشمل الاحتجاز الفيزيائي للمواد الصلبة العالقة (SS)، والتلبد الكيميائي الدقيق لإزالة الفوسفور (TP)، وإزالة النيتروجين البيولوجية لخفض النيتروجين الكلي (TN).
في وجود مصدر كربوني مضاف، يمكن لمرشح إزالة النيتروجين بالطبقة العميقة إزالة TN وSS وTP. أما في حالة عدم إضافة مصدر كربوني، فإنه يعمل كمرشح طبقة عميقة قادر على إزالة SS وTP في الوقت نفسه.