在常規水(shui)(shui)處理過程中，過濾(lv)一般是利用粒狀和(he)非粒狀濾(lv)料對流(liu)(liu)動(dong)水(shui)(shui)流(liu)(liu)中的懸浮(fu)顆(ke)粒施加一定的限制，而流(liu)(liu)動(dong)的水(shui)(shui)流(liu)(liu)繼續向前(qian)流(liu)(liu)動(dong)，將懸浮(fu)物拋棄(qi)使水(shui)(shui)獲得澄(cheng)清的工藝過程。

水流自上(shang)而下通過濾料層時，水中顆粒的運動過程可分為三個階段(duan)：

 一階段為顆粒遷移，被水流(liu)(liu)攜帶的顆粒由于攔截、沉淀、慣(guan)性、擴散、水動力等(deng)物理力學作(zuo)用，脫(tuo)離(li)水流(liu)(liu)流(liu)(liu)線向濾料顆粒表面靠近；

二階段(duan)為顆粒(li)黏(nian)附，由于(yu)物理化學作用，水中(zhong)懸浮顆粒(li)被(bei)黏(nian)附在濾料(liao)顆粒(li)表面上，或黏(nian)附在濾料(liao)表面原(yuan)來黏(nian)附的(de)顆粒(li)上；

三階段為顆粒脫落，在(zai)黏附的同(tong)時，已黏附在(zai)濾(lv)料(liao)上的懸(xuan)浮顆粒在(zai)水流剪切(qie)力(li)的作用下(xia)重新進人(ren)水中，被下(xia)層濾(lv)料(liao)截留，避免了污(wu)泥局部聚積(ji)，使(shi)整(zheng)個濾(lv)料(liao)的截污(wu)能(neng)力(li)得(de)以發揮。

因此，過濾(lv)主要是懸浮顆(ke)粒(li)與(yu)濾(lv)料顆(ke)粒(li)之間黏附(fu)作(zuo)(zuo)用(yong)的結果，過濾(lv)機理可(ke)以(yi)歸納(na)為(wei)以(yi)下三種作(zuo)(zuo)用(yong)。

一是阻力截留。當原(yuan)水自(zi)上(shang)而(er)下(xia)流過粒(li)(li)狀濾(lv)料(liao)層(ceng)(ceng)時，粒(li)(li)徑(jing)較大的(de)懸(xuan)浮(fu)(fu)顆(ke)粒(li)(li)首先被截留在表(biao)層(ceng)(ceng)濾(lv)料(liao)的(de)空隙(xi)中，從而(er)使此層(ceng)(ceng)濾(lv)料(liao)間的(de)空隙(xi)越(yue)(yue)(yue)來越(yue)(yue)(yue)小(xiao)，截污(wu)(wu)能力變(bian)得越(yue)(yue)(yue)來越(yue)(yue)(yue)高(gao)，結果逐(zhu)漸形成(cheng)一層(ceng)(ceng)主要(yao)(yao)由被截留的(de)固體(ti)顆(ke)粒(li)(li)構成(cheng)的(de)濾(lv)膜(mo)，并由它起(qi)主要(yao)(yao)的(de)過濾(lv)作(zuo)用。這(zhe)種作(zuo)用屬于阻力截留或篩選作(zuo)用。篩選作(zuo)用的(de)強度(du)主要(yao)(yao)取(qu)決(jue)于表(biao)層(ceng)(ceng)濾(lv)料(liao)的(de)較小(xiao)粒(li)(li)徑(jing)和水中懸(xuan)浮(fu)(fu)物(wu)的(de)粒(li)(li)徑(jing)，并與過濾(lv)速度(du)有關。懸(xuan)浮(fu)(fu)物(wu)粒(li)(li)徑(jing)越(yue)(yue)(yue)大，表(biao)層(ceng)(ceng)濾(lv)料(liao)粒(li)(li)徑(jing)和濾(lv)速越(yue)(yue)(yue)小(xiao)，就越(yue)(yue)(yue)容易形成(cheng)表(biao)層(ceng)(ceng)篩選膜(mo)，濾(lv)膜(mo)的(de)截污(wu)(wu)能力也越(yue)(yue)(yue)高(gao)。

二是重(zhong)(zhong)力(li)沉(chen)降(jiang)。原水(shui)(shui)通過濾料(liao)層時，眾多的濾料(liao)表面(mian)(mian)(mian)(mian)提(ti)供(gong)了巨大(da)(da)的沉(chen)降(jiang)面(mian)(mian)(mian)(mian)積。水(shui)(shui)中顆粒由于自身的重(zhong)(zhong)力(li)作用(yong)或慣性作用(yong)而脫離流線被拋向濾料(liao)表面(mian)(mian)(mian)(mian)。重(zhong)(zhong)力(li)沉(chen)降(jiang)強度主(zhu)要與(yu)濾料(liao)直(zhi)徑(jing)和過濾速(su)度有(you)(you)關。濾料(liao)越(yue)小，沉(chen)降(jiang)面(mian)(mian)(mian)(mian)積越(yue)大(da)(da)，濾速(su)越(yue)小，則水(shui)(shui)流越(yue)平穩，這(zhe)些(xie)都有(you)(you)利于懸浮物的沉(chen)降(jiang)。

三是(shi)接觸絮(xu)(xu)凝(ning)。由于濾料具有(you)很大的(de)表(biao)面積，它與懸浮物(wu)之間有(you)明(ming)顯的(de)物(wu)理(li)吸附作用(yong)。此外(wai)，砂粒在水(shui)中常帶有(you)表(biao)面負電荷(he)(he)，能(neng)吸附帶正電荷(he)(he)的(de)鐵、鋁等(deng)(deng)膠(jiao)體，從而在濾料表(biao)面形成帶正電荷(he)(he)的(de)薄膜，并進而吸附帶負電荷(he)(he)的(de)黏土和多(duo)種(zhong)有(you)機物(wu)等(deng)(deng)膠(jiao)體，在砂粒上發生(sheng)接觸絮(xu)(xu)凝(ning)。在大多(duo)數情況下，濾料表(biao)面對(dui)尚未絮(xu)(xu)凝(ning)的(de)膠(jiao)體還能(neng)起到接觸碰撞(zhuang)的(de)媒介作用(yong)，促(cu)使凝(ning)聚過程發生(sheng)。

在實際過濾過程(cheng)中，上述三種機理(li)往(wang)往(wang)同(tong)時起作用，只是依條件(jian)不(bu)同(tong)而有(you)主次之分。對粒徑較大的懸(xuan)浮顆粒，以阻力截留為(wei)主，由于(yu)這一過程(cheng)主要發生(sheng)在濾層表(biao)面(mian)，通常稱(cheng)為(wei)表(biao)面(mian)過濾。對于(yu)細微懸(xuan)浮物，以發生(sheng)在濾料深層的重力沉降(jiang)和接觸絮凝為(wei)主，稱(cheng)為(wei)深層過濾。

均(jun)粒石英(ying)(ying)砂濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)(liao)有過濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)周期長、濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)后(hou)水(shui)質(zhi)好、過濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)水(shui)頭損失增長小的優點，能較好地克服(fu)表(biao)面(mian)堵塞，從而充分(fen)提高過濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)效率(lv)，氣水(shui)反沖洗(xi)效果好。目前，一般污(wu)水(shui)處理廠的濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)(liao)大多采用普通石英(ying)(ying)砂濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)(liao)，也有部分(fen)陶粒濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)(liao)和無(wu)煙煤濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)(liao)。但由于這些濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)(liao)本身(shen)具有局(ju)限性，如(ru)其比表(biao)面(mian)積有限、中性條件下表(biao)面(mian)帶負電荷或不(bu)經濟性，人們通過在石英(ying)(ying)砂濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)(liao)表(biao)面(mian)附著不(bu)同(tong)功(gong)能的物質(zhi)來(lai)改善(shan)石英(ying)(ying)砂濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)(liao)表(biao)面(mian)的性質(zhi)。

石(shi)英砂改(gai)性濾(lv)料(liao)是在普通石(shi)英砂濾(lv)料(liao)表(biao)面通過化(hua)學反應涂上一層改(gai)性劑（通常為(wei)金屬氧化(hua)物(wu)(wu)和氫氧化(hua)物(wu)(wu)），從而改(gai)變原濾(lv)料(liao)顆粒表(biao)面的(de)物(wu)(wu)理(li)化(hua)學性質，以提高濾(lv)料(liao)對某些特殊物(wu)(wu)質的(de)吸附能力，達(da)到(dao)改(gai)善出水水質的(de)目(mu)的(de)。

改性石英(ying)砂濾料在(zai)重(zhong)金(jin)屬離(li)子、水中(zhong)陰離(li)子型(xing)有害物質及水中(zhong)有機物和微生物的過(guo)濾去除方面都取得(de)了一些試驗研究(jiu)成果。

①去除細(xi)菌(jun)、濁度。William P.Johnson 和Brvce.E.logon研究(jiu)了改性(xing)濾(lv)料(liao)(liao)對細(xi)菌(jun)的(de)吸附效果，認為由于細(xi)菌(jun)帶負(fu)電，表面(mian)涂以氧化鐵的(de)石(shi)英砂(sha)改性(xing)濾(lv)料(liao)(liao)優于未涂石(shi)英砂(sha)濾(lv)料(liao)(liao)和表面(mian)沉淀了有(you)機物的(de)石(shi)英砂(sha)濾(lv)料(liao)(liao)。

②去除(chu)鐵、錳(meng)。烏克蘭基輔建筑工(gong)業(ye)大學的一個課題(ti)組研究發(fa)現，在鐵、錳(meng)的去除(chu)過(guo)程中，使用改性濾料是改善濾料成(cheng)熟前出水水質，縮(suo)短成(cheng)熟期的有(you)效途徑之一。

③去(qu)除(chu)銅、鋅。中(zhong)國(guo)臺灣大(da)學(xue)在石英砂上涂以(yi)硝酸鐵溶液，可(ke)以(yi)去(qu)除(chu)進水中(zhong)含銅離(li)子(zi)濃度0.64~3.2mg/L。同濟大(da)學(xue)高乃云(yun)教授分別用氧化鋁涂層(ceng)砂和氧化鐵涂層(ceng)砂去(qu)除(chu)水中(zhong)的(de)金屬鋅，發現pH值大(da)于9時，涂鋁砂除(chu)鋅率(lv)達100%。

④去除(chu)(chu)砷、硒(xi)、氟(fu)。日本(ben)ShigeruMaeda等用氫氧(yang)化(hua)鐵(tie)(tie)改性石英(ying)砂有(you)效(xiao)(xiao)地去除(chu)(chu)了五價(jia)砷。中(zhong)國(guo)臺(tai)灣(wan)Wen-huiKuan等在(zai)各(ge)種(zhong)pH值(zhi)(zhi)條件下(xia)進行四(si)價(jia)和(he)六價(jia)硒(xi)的(de)(de)去除(chu)(chu)，硒(xi)的(de)(de)去除(chu)(chu)率(lv)(lv).隨pH值(zhi)(zhi)的(de)(de)減(jian)小而增加，但對四(si)價(jia)硒(xi)的(de)(de)去除(chu)(chu)效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)明顯比六價(jia)硒(xi)高(gao)(gao)。同濟(ji)大學高(gao)(gao)乃(nai)云教授用氧(yang)化(hua)鐵(tie)(tie)涂(tu)層去除(chu)(chu)水(shui)中(zhong)的(de)(de)氟(fu)、砷，發現低pH值(zhi)(zhi)時，涂(tu)鐵(tie)(tie)砂能非(fei)常有(you)效(xiao)(xiao)地去除(chu)(chu)水(shui)中(zhong)的(de)(de)氟(fu)和(he)砷。

⑤去除鎘、鉻(ge)(ge)(ge)和氰(qing)化(hua)物(wu)(wu)。印度工業(ye)學院Jiban K.Satpathy將石(shi)英砂濾料涂以(yi)硝酸鐵，分別在不同的pH值條件下(xia)從鍍鎘、鉻(ge)(ge)(ge)廢水(shui)中去除鎘、鉻(ge)(ge)(ge)和氰(qing)化(hua)物(wu)(wu)。

⑥去除有(you)(you)機(ji)污染物。YujungChang和ChiWangLi用表面涂(tu)鐵(tie)的石(shi)英砂和橄欖石(shi)去除天然(ran)有(you)(you)機(ji)物，發(fa)現(xian)去除效率直(zhi)接和涂(tu)在濾(lv)料(liao)表面的改性劑的量有(you)(you)關(guan)，并(bing)隨著溶(rong)液pH值的降(jiang)低而增強。他們還指(zhi)出這種濾(lv)料(liao)的比表面積是未涂(tu)層(ceng)濾(lv)料(liao)的40~50倍(bei)。

以天然(ran)陶土為主要原(yuan)料(liao)(liao)，摻加適(shi)量的(de)化(hua)工原(yuan)料(liao)(liao)，可以生(sheng)產出(chu)一(yi)種較理想的(de)水(shui)處理濾(lv)料(liao)(liao)一(yi)球形輕質陶粒(li)。用于(yu)曝氣生(sheng)物(wu)濾(lv)池處理城市污(wu)水(shui)的(de)試驗表明，這種濾(lv)料(liao)(liao)具有很高的(de)處理效率，具有強度(du)大、孔隙率大、比表面積大、化(hua)學穩定(ding)性(xing)好、生(sheng)物(wu)附著(zhu)力(li)強、掛膜性(xing)能良(liang)好、水(shui)流流態好、反沖洗容易(yi)進行的(de)優點(dian)。

近年來多孔(kong)(kong)陶(tao)(tao)瓷濾(lv)(lv)料用(yong)于廢水(shui)處(chu)理也已發展起(qi)來。由于多孔(kong)(kong)陶(tao)(tao)瓷特殊的(de)(de)(de)結構，當濾(lv)(lv)液通過(guo)(guo)(guo)時，其中的(de)(de)(de)懸(xuan)浮物、膠體物和(he)微生(sheng)物等污染(ran)(ran)物質(zhi)(zhi)被截(jie)留(liu)在(zai)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)介(jie)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面或內(nei)部，同(tong)時附著在(zai)污染(ran)(ran)物上的(de)(de)(de)病毒等也一起(qi)被截(jie)留(liu)。該過(guo)(guo)(guo)程是吸附、表(biao)(biao)面過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)和(he)深(shen)層過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)相結合的(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)程，且以(yi)深(shen)層過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)為(wei)主。表(biao)(biao)面過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)主要(yao)發生(sheng)在(zai)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)介(jie)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面，多孔(kong)(kong)陶(tao)(tao)瓷起(qi)一種(zhong)篩濾(lv)(lv)的(de)(de)(de)作用(yong)，大于微孔(kong)(kong)孔(kong)(kong)徑的(de)(de)(de)顆粒(li)被截(jie)留(liu)，被截(jie)留(liu)的(de)(de)(de)顆粒(li)在(zai)過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)介(jie)質(zhi)(zhi)表(biao)(biao)面產生(sheng)架橋現象，形(xing)(xing)成(cheng)了一層濾(lv)(lv)膜。深(shen)層過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)發生(sheng)在(zai)多孔(kong)(kong)陶(tao)(tao)瓷內(nei)部，由于多孔(kong)(kong)陶(tao)(tao)瓷孔(kong)(kong)道的(de)(de)(de)迂(yu)回，加上流(liu)體介(jie)質(zhi)(zhi)在(zai)顆粒(li)表(biao)(biao)面形(xing)(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)拱橋作用(yong)、慣性沖撞的(de)(de)(de)影響，過(guo)(guo)(guo)濾(lv)(lv)精度有所提高。