一、砂石(shi)、石(shi)英砂類濾料
1 單層濾料
1829年(nian)，英國倫敦的(de)Chelsea供水(shui)公司(si)建成(cheng)了(le)(le)用于(yu)實(shi)際(ji)生產(chan)的(de)慢濾(lv)(lv)(lv)池(chi)(chi)。慢濾(lv)(lv)(lv)池(chi)(chi)在(zai)運(yun)行(xing)過程中，由(you)于(yu)水(shui)中的(de)懸浮雜質(zhi)不斷積累在(zai)濾(lv)(lv)(lv)膜內，增加了(le)(le)過濾(lv)(lv)(lv)阻力，濾(lv)(lv)(lv)速逐漸降低，因此，在(zai)運(yun)行(xing)2~3個月后，需再(zai)生后重新投入運(yun)行(xing)。1885年(nian)，美國人研究發明了(le)(le)快(kuai)濾(lv)(lv)(lv)池(chi)(chi)，并于(yu)1909年(nian)建立了(le)(le)首座(zuo)快(kuai)濾(lv)(lv)(lv)池(chi)(chi)，改(gai)善(shan)了(le)(le)慢濾(lv)(lv)(lv)池(chi)(chi)存在(zai)的(de)缺陷，大(da)大(da)提高了(le)(le)過濾(lv)(lv)(lv)速度(du)。此時的(de)過濾(lv)(lv)(lv)均為(wei)單層過濾(lv)(lv)(lv)，濾(lv)(lv)(lv)料為(wei)砂(sha)石(shi)(shi)、石(shi)(shi)英砂(sha)等。
2 多層濾料(liao)
隨著(zhu)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)不斷(duan)提(ti)高，國內外研究(jiu)者先(xian)后提(ti)出了多(duo)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)。多(duo)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)在應用(yong)中(zhong)使用(yong)較(jiao)多(duo)的(de)(de)(de)是雙(shuang)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)和(he)三層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)。1940年，美(mei)國首先(xian)發展了雙(shuang)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)池。這種(zhong)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)池在上層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)采用(yong)密(mi)度小(xiao)、粒(li)徑大的(de)(de)(de)輕質濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)，運(yun)行資料(liao)表明，雙(shuang)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)含污能力比傳統單(dan)(dan)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)高1倍(bei)，濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)速提(ti)高0.5倍(bei)以上。三層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)研究(jiu)開始于(yu)20世(shi)紀(ji)60年代，通常采用(yong)煤、砂、石(shi)榴石(shi)為濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)料(liao)，這種(zhong)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)池在初濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)時濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)速可(ke)為單(dan)(dan)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)快濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)池的(de)(de)(de)3倍(bei)，為煤砂雙(shuang)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)濾(lv)(lv)(lv)(lv)(lv)池的(de)(de)(de)2倍(bei)。
近幾年，國內(nei)研究(jiu)者在濾(lv)料(liao)材質(zhi)上也做了(le)相應改進，常見的一種為活性炭(tan)(tan)(tan)和(he)石英砂組(zu)合。清華(hua)大學張聲等對(dui)活性炭(tan)(tan)(tan)-石英砂雙(shuang)(shuang)層(ceng)(ceng)深床濾(lv)料(liao)浮濾(lv)池(chi)處(chu)理(li)高藁(gao)水(shui)源水(shui)進行了(le)研究(jiu)，結果表明，氣浮過(guo)濾(lv)一體化的活性炭(tan)(tan)(tan)石英砂雙(shuang)(shuang)層(ceng)(ceng)深床過(guo)濾(lv)對(dui)藻(zao)總數去除(chu)率(lv)(lv)為95.1%、葉(xie)綠素去除(chu)率(lv)(lv)為92.2%、出水(shui)濁度去除(chu)率(lv)(lv)為54.3%、耗氧量(liang)去除(chu)率(lv)(lv)為63.6%、色度去除(chu)率(lv)(lv)為86.4%。
3 均質濾料
這種濾(lv)(lv)(lv)料(liao)形(xing)成的濾(lv)(lv)(lv)床從上到下每(mei)個剖(pou)面都(dou)有大、中、小粒徑的顆粒，它們各自的量(liang)相等或接(jie)近(jin)。濾(lv)(lv)(lv)料(liao)在濾(lv)(lv)(lv)床上下方(fang)向的孔隙率相同(tong)，從而使濾(lv)(lv)(lv)床水的流(liu)態也相同(tong)。均質(zhi)濾(lv)(lv)(lv)料(liao)能更好(hao)地(di)克(ke)服表面阻(zu)塞，絮(xu)體(ti)深人濾(lv)(lv)(lv)床，以(yi)達(da)到濾(lv)(lv)(lv)出(chu)水量(liang)多(duo)、水質(zhi)好(hao)的效(xiao)果(guo)。
二、陶粒濾料(liao)
陶粒的發現(xian)可追溯至1885年(nian)，但實際上是(shi)于1918年(nian)才由S.J.Hayde研制出來。我國(guo)是(shi)從20世紀50年(nian)代初開始(shi)研究(jiu)陶粒的生產和(he)應(ying)用的。陶粒是(shi)利用工業廢渣、廢料或廢棄的礦(kuang)物原料、劣(lie)質頁巖(yan)為原料制成的，陶粒內部的微孔為多孔結構，使(shi)得陶粒具有容重小、強度高、耐(nai)化學(xue)腐(fu)蝕等特性。陶粒濾(lv)(lv)料比表面積是(shi)石英砂濾(lv)(lv)料的6~8倍(bei)，孔隙率是(shi)石英砂的1.7~2.2倍(bei)。
近些年來，陶(tao)粒(li)(li)作為(wei)(wei)廢水生物處(chu)理填(tian)料得到廣(guang)泛應用(yong)，對廢水處(chu)理效果較好，氨(an)氮去除率可達(da)90%以上。Kato等(deng)用(yong)多孔陶(tao)瓷填(tian)料處(chu)理食品廢水，當水力(li)停留(liu)時間(jian)為(wei)(wei)30.17h時，COD平均(jun)去除率超過(guo)87%。目前(qian)，國內外研究者在常規陶(tao)粒(li)(li)的(de)基礎上開發出了酶促(cu)陶(tao)粒(li)(li)、球形輕質(zhi)陶(tao)粒(li)(li)、納(na)米改(gai)(gai)性陶(tao)粒(li)(li)等(deng)新(xin)型陶(tao)粒(li)(li)濾(lv)料。酶促(cu)陶(tao)粒(li)(li)主要是利用(yong)酶的(de)催化作用(yong)來加強(qiang)處(chu)理效果；球形輕質(zhi)陶(tao)粒(li)(li)具(ju)有表面粗糙、密度適(shi)中、強(qiang)度高、耐(nai)摩擦等(deng)優(you)點(dian)；納(na)米改(gai)(gai)性陶(tao)粒(li)(li)則是利用(yong)納(na)米技(ji)術對濾(lv)料進行改(gai)(gai)性，該濾(lv)料表面存在納(na)米粒(li)(li)子，使之具(ju)有更強(qiang)的(de)處(chu)理能力(li)。
三、改性濾料(liao)
考慮到普遍采用(yong)的(de)(de)石英砂(sha)、陶粒(li)、無煙煤等(deng)濾(lv)(lv)料(liao)存(cun)在的(de)(de)比表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)積有(you)限、中性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)條件下表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)帶負電(dian)荷或不(bu)(bu)經(jing)濟性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)等(deng)，研究者開發了(le)改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)濾(lv)(lv)料(liao)，并成為廣泛研究的(de)(de)熱門課題。改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)濾(lv)(lv)料(liao)即在載體(ti)(ti)濾(lv)(lv)料(liao)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)通(tong)過物(wu)理化(hua)學(xue)反應(ying)涂上一(yi)層改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)劑，從而改(gai)變原濾(lv)(lv)料(liao)顆粒(li)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)物(wu)理化(hua)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)質(zhi)(zhi)，可提(ti)高濾(lv)(lv)料(liao)的(de)(de)截污能力(li)以及對(dui)某些特(te)殊物(wu)質(zhi)(zhi)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)能力(li)、改(gai)善(shan)出水(shui)水(shui)質(zhi)(zhi)等(deng)。實踐表(biao)(biao)明，改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)濾(lv)(lv)料(liao)能增加濾(lv)(lv)料(liao)的(de)(de)比表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)積和(he)(he)(he)強(qiang)化(hua)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)能力(li)，從而在與水(shui)中各類有(you)機(ji)物(wu)、細(xi)菌、藻類接觸的(de)(de)過程(cheng)中充分發揮由表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)涂料(liao)所產生的(de)(de)強(qiang)化(hua)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)和(he)(he)(he)氧化(hua)凈化(hua)功能。改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)濾(lv)(lv)料(liao)不(bu)(bu)但能吸(xi)(xi)附(fu)(fu)大分子和(he)(he)(he)膠體(ti)(ti)有(you)機(ji)物(wu)，同時(shi)還(huan)可以大量(liang)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)和(he)(he)(he)氧化(hua)水(shui)中的(de)(de)重金屬離子和(he)(he)(he)小分子可溶性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)有(you)機(ji)物(wu)，從而達到改(gai)善(shan)水(shui)質(zhi)(zhi)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。
1 改性濾(lv)料用(yong)于(yu)污水處理(li)
向陽采(cai)用改(gai)(gai)性蒙脫土、海泡(pao)石(shi)吸附水中的有機(ji)污染物(wu)(wu)，發(fa)(fa)現(xian)當水中含有一些過(guo)渡金(jin)屬(shu)如(ru)鐵(tie)、鉻、錳(meng)、銅、鉑時，由于(yu)過(guo)渡金(jin)屬(shu)空軌道吸引了(le)有機(ji)物(wu)(wu)中一些原子(zi)或官能團的孤(gu)對電子(zi)，而改(gai)(gai)變了(le)有機(ji)物(wu)(wu)的結(jie)構，使一些難(nan)以(yi)(yi)降解有機(ji)物(wu)(wu)的化學(xue)鍵較易斷裂，從而將有機(ji)物(wu)(wu)完(wan)全(quan)分解。高(gao)乃(nai)云教授(shou)采(cai)用氧化鋁涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)改(gai)(gai)性石(shi)英(ying)(ying)砂(sha)(sha)(sha)去(qu)除有機(ji)物(wu)(wu)和濁度(du)，發(fa)(fa)現(xian)出(chu)水中的TOC、CODMn指標都顯示出(chu)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)砂(sha)(sha)(sha)優于(yu)未涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)砂(sha)(sha)(sha)。國外這方面(mian)的研究開始得更(geng)早(zao)一些。1989年，Jiban K.Satpathy用平均幾何(he)尺寸為(wei)0.7mm的過(guo)篩石(shi)英(ying)(ying)砂(sha)(sha)(sha)表面(mian)涂(tu)(tu)以(yi)(yi)硝酸鐵(tie)，結(jie)果發(fa)(fa)現(xian)，其表面(mian)積增加(jia)近40倍，能有效(xiao)地(di)從鍍(du)鎘(ge)、鍍(du)鉻廢水中去(qu)除鎘(ge)、鉻和氰(qing)化物(wu)(wu)。1996 年，印度(du)工(gong)業學(xue)院(yuan)Arun Joshi等采(cai)用硝酸鐵(tie)涂(tu)(tu)到平均幾何(he)尺寸為(wei)0.49mm的石(shi)英(ying)(ying)砂(sha)(sha)(sha)表面(mian)的氧化鐵(tie)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)砂(sha)(sha)(sha)作為(wei)濾(lv)料，制(zhi)成低成本的、簡單的家用除砷(shen)裝置，以(yi)(yi)去(qu)除地(di)下水中的三價(jia)(jia)和五價(jia)(jia)砷(shen)。
2 改性濾料用于凈水處理(li)
當改性濾料用于污水處理的研究越來越廣泛時，用于凈水處理的研究也已經開始。周岳溪等研究發現表面改性石英砂能有效去除水中的可溶性磷酸鹽，對Cr3+、Cu2+等(deng)(deng)重(zhong)金屬離子的(de)(de)去(qu)除(chu)率均(jun)在90%以(yi)上(shang)；日本Maeda等(deng)(deng)將(jiang)氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鐵(tie)涂(tu)到(dao)珊瑚(hu)(hu)石(shi)上(shang)，得到(dao)鐵(tie)珊瑚(hu)(hu)石(shi)濾(lv)(lv)(lv)料(liao)，可(ke)以(yi)有效地把(ba)水(shui)中的(de)(de)五(wu)價砷吸附到(dao)鐵(tie)珊瑚(hu)(hu)石(shi)表面(mian)； 20世紀(ji)90年(nian)代初，Benjanin教授和他的(de)(de)課題組成(cheng)員開始將(jiang)改(gai)性濾(lv)(lv)(lv)料(liao)用(yong)于給水(shui)處理中；Stenkamp等(deng)(deng)將(jiang)涂(tu)鐵(tie)改(gai)性石(shi)英砂濾(lv)(lv)(lv)料(liao)用(yong)于過濾(lv)(lv)(lv)試驗，去(qu)除(chu)帶(dai)正電的(de)(de)鐵(tie)化(hua)(hua)(hua)合物顆粒(li)(li)和帶(dai)負(fu)電的(de)(de)乳濁液顆粒(li)(li)，結果(guo)(guo)改(gai)性濾(lv)(lv)(lv)料(liao)幾乎在所(suo)有試驗中優于原(yuan)石(shi)英砂，改(gai)性濾(lv)(lv)(lv)料(liao)具有靜電吸附能(neng)(neng)力強(qiang)、成(cheng)熟期短、能(neng)(neng)減少混(hun)凝劑(ji)用(yong)量等(deng)(deng)特點；Jerzy Lu Kasik 等(deng)(deng)人用(yong)氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鐵(tie)、氫(qing)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鋁覆蓋砂粒(li)(li)，對濾(lv)(lv)(lv)料(liao)進(jin)行改(gai)性去(qu)除(chu)水(shui)中的(de)(de)微生物，結果(guo)(guo)表明(ming)，對水(shui)中的(de)(de)大腸桿菌、霍亂(luan)桿菌、脊髓(sui)灰質(zhi)炎病毒1、大腸菌噬(shi)體MS-2的(de)(de)去(qu)除(chu)率都在99%以(yi)上(shang)。
四、聚合物濾料(liao)、金屬(shu)濾料(liao)
隨(sui)著聚(ju)(ju)合(he)物(wu)加工技術、生(sheng)(sheng)產技術的(de)(de)(de)不(bu)斷進步，具(ju)(ju)有不(bu)同功(gong)能的(de)(de)(de)聚(ju)(ju)合(he)物(wu)濾料(liao)(liao)(liao)、金屬濾料(liao)(liao)(liao)等(deng)不(bu)斷出現，這些濾料(liao)(liao)(liao)在強(qiang)度(du)(du)(du)(du)、密度(du)(du)(du)(du)等(deng)方面(mian)(mian)比石英砂濾料(liao)(liao)(liao)等(deng)具(ju)(ju)有較為明顯的(de)(de)(de)優(you)勢。英國某水(shui)(shui)廠(chang)曾使用(yong)聚(ju)(ju)乙(yi)烯輕質濾料(liao)(liao)(liao)進行過濾，效(xiao)果(guo)很好(hao)，其過濾在出水(shui)(shui)、投(tou)藥量等(deng)方面(mian)(mian)遠優(you)于砂濾料(liao)(liao)(liao)濾池(chi)；我國也有一(yi)些小型(xing)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)(li)如游泳池(chi)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)(li)、小型(xing)給水(shui)(shui)系統采用(yong)了輕質濾料(liao)(liao)(liao)進行過濾，均取(qu)得良好(hao)的(de)(de)(de)效(xiao)果(guo)；Cu-Zn合(he)金濾料(liao)(liao)(liao)是由高純度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)銅、鋅(xin)兩種金屬按一(yi)定的(de)(de)(de)比例組(zu)合(he)而成(cheng)的(de)(de)(de)一(yi)種水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)(li)材(cai)料(liao)(liao)(liao)，商品名為KDF（Kinetic Degradation Fluxion)，由Don Heskett教授(shou)于1984年(nian)發明，合(he)金濾料(liao)(liao)(liao)已經(jing)被用(yong)于生(sheng)(sheng)活用(yong)水(shui)(shui)深度(du)(du)(du)(du)凈化(hua)、工，業給水(shui)(shui)凈化(hua)及廢水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)(li)等(deng)方面(mian)(mian)。
五、纖維濾料(liao)
纖維(wei)(wei)濾料(liao)(liao)(liao)突破了(le)粒(li)狀濾料(liao)(liao)(liao)粒(li)徑不能進(jin)(jin)一步縮(suo)小的(de)限制(zhi)，使(shi)濾料(liao)(liao)(liao)的(de)直(zhi)徑達到了(le)微米級，大(da)大(da)增加了(le)濾料(liao)(liao)(liao)的(de)比表面積(ji)和(he)吸(xi)附能力。日本尤尼切卡公司首先研制(zhi)了(le)纖維(wei)(wei)球濾料(liao)(liao)(liao)，它由松散的(de)短纖維(wei)(wei)制(zhi)成，具有孔隙率高、比表面積(ji)大(da)、截(jie)污(wu)能力強、可以(yi)進(jin)(jin)行(xing)微絮凝過(guo)濾等特點(dian)。繼(ji)而國內研究(jiu)者也開(kai)始對纖維(wei)(wei)類濾料(liao)(liao)(liao)進(jin)(jin)行(xing)研究(jiu)。彗星式纖維(wei)(wei)濾料(liao)(liao)(liao)是國家(jia)863科(ke)技成果、國家(jia)火炬項目、國家(jia)新產品（也稱863濾料(liao)(liao)(liao)），該濾料(liao)(liao)(liao)纖維(wei)(wei)球上帶著(zhu)細小纖維(wei)(wei)，散開(kai)時(shi)形狀如彗星，具有足夠(gou)的(de)化學穩(wen)定性，濾水過(guo)程無(wu)有害成分溶出。
六、生物活(huo)性濾料(liao)
1 復(fu)合(he)(he)生物(wu)活(huo)性(xing)濾(lv)料(liao)隨著(zhu)水(shui)源污(wu)染日趨嚴(yan)重，給水(shui)處理(li)與污(wu)水(shui)處理(li)的(de)(de)界(jie)限也(ye)(ye)越來越模糊(hu)，污(wu)水(shui)處理(li)中的(de)(de)許多技術也(ye)(ye)開(kai)始用(yong)于(yu)給水(shui)處理(li)中。復(fu)合(he)(he)生物(wu)活(huo)性(xing)濾(lv)料(liao)由活(huo)性(xing)和惰性(xing)濾(lv)料(liao)復(fu)合(he)(he)構(gou)(gou)成濾(lv)床，在保持(chi)濾(lv)池去(qu)除懸浮物(wu)功能的(de)(de)基礎(chu)上強化濾(lv)池去(qu)除有機物(wu)的(de)(de)能力(li)。活(huo)性(xing)濾(lv)料(liao)由極性(xing)和非極性(xing)濾(lv)料(liao)復(fu)合(he)(he)而構(gou)(gou)成，用(yong)以提高吸附、去(qu)除有機物(wu)的(de)(de)能力(li)，對氨氮的(de)(de)去(qu)除效果較好(hao)，也(ye)(ye)可去(qu)除水(shui)中的(de)(de)部分COD。
2 臭氧(yang)-生物活性炭濾(lv)料
水中通有(you)充分的(de)(de)溶(rong)解氧(yang)，在活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)前加(jia)臭氧(yang)，使(shi)附著于活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)上(shang)的(de)(de)微生(sheng)物(wu)(wu)產生(sheng)生(sheng)物(wu)(wu)活(huo)性(xing)，是利用(yong)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)吸(xi)附量并采用(yong)臭氧(yang)消毒(du)的(de)(de)技術。試驗表明，臭氧(yang)-生(sheng)物(wu)(wu)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)濾料(liao)(liao)(liao)能(neng)去(qu)除大量天然有(you)機物(wu)(wu)、溶(rong)解無機物(wu)(wu)及鐵(tie)、錳(meng)等(deng)。生(sheng)物(wu)(wu)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)濾料(liao)(liao)(liao)比活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)濾料(liao)(liao)(liao)使(shi)用(yong)壽命增加(jia)2~9倍，不(bu)足之處是生(sheng)物(wu)(wu)膜由濾料(liao)(liao)(liao)中脫落進(jin)入清水池中可(ke)能(neng)對(dui)水質(zhi)產生(sheng)二次污染(ran)。
隨著國內外(wai)研(yan)究者對水處(chu)理濾料研(yan)究的(de)不斷深人，新型性能(neng)優越的(de)濾料不斷涌現。濾料在材質、性能(neng)等方面(mian)都得(de)到了很大的(de)改善(shan)，價格低廉(lian)、性能(neng)優越、具有生(sheng)物活性的(de)濾料是以后的(de)發展趨勢。
