一、砂石、石英砂類濾料

1 單層濾料

1829年，英國倫敦的Chelsea供水公司建成了用于實(shí)際生產(chǎn)的慢濾池。慢濾池在運(yùn)行過程中，由于水中的懸浮雜質(zhì)不斷積累在濾膜內(nèi)，增加了過濾阻力，濾速逐漸降低，因此，在運(yùn)行2~3個(gè)月后，需再生后重新投入運(yùn)行。1885年，美國人研究發(fā)明了快濾池，并于1909年建立了首座快濾池，改善了慢濾池存在的缺陷，大大提高了過濾速度。此時(shí)的過濾均為單層過濾，濾料為砂石、石英砂等。

2 多層濾料

隨著過濾技術(shù)的不斷提高，國內(nèi)外研究者先后提出了多層濾料過濾。多層濾料在應(yīng)用中使用較多的是雙層濾料和三層濾料。1940年，美國首先發(fā)展了雙層濾料濾池。這種濾池在上層采用密度小、粒徑大的輕質(zhì)濾料，運(yùn)行資料表明，雙層濾料含污能力比傳統(tǒng)單層濾料高1倍，濾速提高0.5倍以上。三層濾料技術(shù)的研究開始于20世紀(jì)60年代，通常采用煤、砂、石榴石為濾料，這種濾池在初濾時(shí)濾速可為單層快濾池的3倍，為煤砂雙層濾池的2倍。

近幾年，國內(nèi)研究者在濾料材質(zhì)上也做了相應(yīng)改進(jìn)，常見的一種為活性炭和石英砂組合。清華大學(xué)張聲等對活性炭-石英砂雙層深床濾料浮濾池處理高藁水源水進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，氣浮過濾一體化的活性炭石英砂雙層深床過濾對藻總數(shù)去除率為95.1%、葉綠素去除率為92.2%、出水濁度去除率為54.3%、耗氧量去除率為63.6%、色度去除率為86.4%。

3 均質(zhì)濾料

這種濾料形成的濾床從上到下每個(gè)剖面都有大、中、小粒徑的顆粒，它們各自的量相等或接近。濾料在濾床上下方向的孔隙率相同，從而使濾床水的流態(tài)也相同。均質(zhì)濾料能更好地克服表面阻塞，絮體深人濾床，以達(dá)到濾出水量多、水質(zhì)好的效果。

二、陶粒濾料

陶粒的發(fā)現(xiàn)可追溯至1885年，但實(shí)際上是于1918年才由S.J.Hayde研制出來。我國是從20世紀(jì)50年代初開始研究陶粒的生產(chǎn)和應(yīng)用的。陶粒是利用工業(yè)廢渣、廢料或廢棄的礦物原料、劣質(zhì)頁巖為原料制成的，陶粒內(nèi)部的微孔為多孔結(jié)構(gòu)，使得陶粒具有容重小、強(qiáng)度高、耐化學(xué)腐蝕等特性。陶粒濾料比表面積是石英砂濾料的6~8倍，孔隙率是石英砂的1.7~2.2倍。

近些年來，陶粒作為廢水生物處理填料得到廣泛應(yīng)用，對廢水處理效果較好，氨氮去除率可達(dá)90%以上。Kato等用多孔陶瓷填料處理食品廢水，當(dāng)水力停留時(shí)間為30.17h時(shí)，COD平均去除率超過87%。目前，國內(nèi)外研究者在常規(guī)陶粒的基礎(chǔ)上開發(fā)出了酶促陶粒、球形輕質(zhì)陶粒、納米改性陶粒等新型陶粒濾料。酶促陶粒主要是利用酶的催化作用來加強(qiáng)處理效果；球形輕質(zhì)陶粒具有表面粗糙、密度適中、強(qiáng)度高、耐摩擦等優(yōu)點(diǎn)；納米改性陶粒則是利用納米技術(shù)對濾料進(jìn)行改性，該濾料表面存在納米粒子，使之具有更強(qiáng)的處理能力。

三、改性濾料

考慮到普遍采用的石英砂、陶粒、無煙煤等濾料存在的比表面積有限、中性條件下表面帶負(fù)電荷或不經(jīng)濟(jì)性等，研究者開發(fā)了改性濾料，并成為廣泛研究的熱門課題。改性濾料即在載體濾料表面通過物理化學(xué)反應(yīng)涂上一層改性劑，從而改變原濾料顆粒表面的物理化學(xué)性質(zhì)，可提高濾料的截污能力以及對某些特殊物質(zhì)的吸附能力、改善出水水質(zhì)等。實(shí)踐表明，改性濾料能增加濾料的比表面積和強(qiáng)化吸附能力，從而在與水中各類有機(jī)物、細(xì)菌、藻類接觸的過程中充分發(fā)揮由表面涂料所產(chǎn)生的強(qiáng)化吸附和氧化凈化功能。改性濾料不但能吸附大分子和膠體有機(jī)物，同時(shí)還可以大量吸附和氧化水中的重金屬離子和小分子可溶性有機(jī)物，從而達(dá)到改善水質(zhì)的目的。

1 改性濾料用于污水處理

向陽采用改性蒙脫土、海泡石吸附水中的有機(jī)污染物，發(fā)現(xiàn)當(dāng)水中含有一些過渡金屬如鐵、鉻、錳、銅、鉑時(shí)，由于過渡金屬空軌道吸引了有機(jī)物中一些原子或官能團(tuán)的孤對電子，而改變了有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，使一些難以降解有機(jī)物的化學(xué)鍵較易斷裂，從而將有機(jī)物完全分解。高乃云教授采用氧化鋁涂層改性石英砂去除有機(jī)物和濁度，發(fā)現(xiàn)出水中的TOC、CODMn指標(biāo)都顯示出涂層砂優(yōu)于未涂層砂。國外這方面的研究開始得更早一些。1989年，Jiban K.Satpathy用平均幾何尺寸為0.7mm的過篩石英砂表面涂以硝酸鐵，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其表面積增加近40倍，能有效地從鍍鎘、鍍鉻廢水中去除鎘、鉻和氰化物。1996 年，印度工業(yè)學(xué)院Arun Joshi等采用硝酸鐵涂到平均幾何尺寸為0.49mm的石英砂表面的氧化鐵涂層砂作為濾料，制成低成本的、簡單的家用除砷裝置，以去除地下水中的三價(jià)和五價(jià)砷。

2 改性濾料用于凈水處理

當(dāng)改性濾料用于污水處理的研究越來越廣泛時(shí)，用于凈水處理的研究也已經(jīng)開始。周岳溪等研究發(fā)現(xiàn)表面改性石英砂能有效去除水中的可溶性磷酸鹽，對Cr³⁺、Cu²⁺等重金屬離子的去除率均在90%以上；日本Maeda等將氫氧化鐵涂到珊瑚石上，得到鐵珊瑚石濾料，可以有效地把水中的五價(jià)砷吸附到鐵珊瑚石表面； 20世紀(jì)90年代初，Benjanin教授和他的課題組成員開始將改性濾料用于給水處理中；Stenkamp等將涂鐵改性石英砂濾料用于過濾試驗(yàn)，去除帶正電的鐵化合物顆粒和帶負(fù)電的乳濁液顆粒，結(jié)果改性濾料幾乎在所有試驗(yàn)中優(yōu)于原石英砂，改性濾料具有靜電吸附能力強(qiáng)、成熟期短、能減少混凝劑用量等特點(diǎn)；Jerzy Lu Kasik 等人用氫氧化鐵、氫氧化鋁覆蓋砂粒，對濾料進(jìn)行改性去除水中的微生物，結(jié)果表明，對水中的大腸桿菌、霍亂桿菌、脊髓灰質(zhì)炎病毒1、大腸菌噬體MS-2的去除率都在99%以上。

四、聚合物濾料、金屬濾料

隨著聚合物加工技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，具有不同功能的聚合物濾料、金屬濾料等不斷出現(xiàn)，這些濾料在強(qiáng)度、密度等方面比石英砂濾料等具有較為明顯的優(yōu)勢。英國某水廠曾使用聚乙烯輕質(zhì)濾料進(jìn)行過濾，效果很好，其過濾在出水、投藥量等方面遠(yuǎn)優(yōu)于砂濾料濾池；我國也有一些小型的水處理如游泳池的水處理、小型給水系統(tǒng)采用了輕質(zhì)濾料進(jìn)行過濾，均取得良好的效果；Cu-Zn合金濾料是由高純度的銅、鋅兩種金屬按一定的比例組合而成的一種水處理材料，商品名為KDF（Kinetic Degradation Fluxion)，由Don Heskett教授于1984年發(fā)明，合金濾料已經(jīng)被用于生活用水深度凈化、工，業(yè)給水凈化及廢水處理等方面。

五、纖維濾料

纖維濾料突破了粒狀濾料粒徑不能進(jìn)一步縮小的限制，使濾料的直徑達(dá)到了微米級，大大增加了濾料的比表面積和吸附能力。日本尤尼切卡公司首先研制了纖維球?yàn)V料，它由松散的短纖維制成，具有孔隙率高、比表面積大、截污能力強(qiáng)、可以進(jìn)行微絮凝過濾等特點(diǎn)。繼而國內(nèi)研究者也開始對纖維類濾料進(jìn)行研究。彗星式纖維濾料是國家863科技成果、國家火炬項(xiàng)目、國家新產(chǎn)品（也稱863濾料），該濾料纖維球上帶著細(xì)小纖維，散開時(shí)形狀如彗星，具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，濾水過程無有害成分溶出。

六、生物活性濾料

1 復(fù)合生物活性濾料隨著水源污染日趨嚴(yán)重，給水處理與污水處理的界限也越來越模糊，污水處理中的許多技術(shù)也開始用于給水處理中。復(fù)合生物活性濾料由活性和惰性濾料復(fù)合構(gòu)成濾床，在保持濾池去除懸浮物功能的基礎(chǔ)上強(qiáng)化濾池去除有機(jī)物的能力�；钚詾V料由極性和非極性濾料復(fù)合而構(gòu)成，用以提高吸附、去除有機(jī)物的能力，對氨氮的去除效果較好，也可去除水中的部分COD。

2 臭氧-生物活性炭濾料

水中通有充分的溶解氧，在活性炭前加臭氧，使附著于活性炭上的微生物產(chǎn)生生物活性，是利用活性炭的吸附量并采用臭氧消毒的技術(shù)。試驗(yàn)表明，臭氧-生物活性炭濾料能去除大量天然有機(jī)物、溶解無機(jī)物及鐵、錳等。生物活性炭濾料比活性炭濾料使用壽命增加2~9倍，不足之處是生物膜由濾料中脫落進(jìn)入清水池中可能對水質(zhì)產(chǎn)生二次污染。

隨著國內(nèi)外研究者對水處理濾料研究的不斷深人，新型性能優(yōu)越的濾料不斷涌現(xiàn)。濾料在材質(zhì)、性能等方面都得到了很大的改善，價(jià)格低廉、性能優(yōu)越、具有生物活性的濾料是以后的發(fā)展趨勢。