在常規(guī)水處理過程中，過濾一般是利用粒狀和非粒狀濾料對流動水流中的懸浮顆粒施加一定的限制，而流動的水流繼續(xù)向前流動，將懸浮物拋棄使水獲得澄清的工藝過程。
水流自上而下通過濾料層時，水中顆粒的運(yùn)動過程可分為三個階段：階段為顆粒遷粒由于攔截、沉淀、慣性、擴(kuò)散、水動力等物理力學(xué)作用，脫離水流流線向?yàn)V料顆粒表面靠近；第二階段為顆粒黏附，由于物理化學(xué)作用，水中懸浮顆粒被黏附在濾料顆粒表面上，或黏附在濾料表面原來黏附的顆粒上；第三階段為顆粒脫落，在黏附的同時，已黏附在濾料上的懸浮顆粒在水流剪切力的作用下重新進(jìn)入水中，被下層濾料截留，避免了污泥局部聚積，使整個濾料的截污能力得以發(fā)揮。因此，過濾主要是懸浮顆粒與濾料顆粒之間黏附作用的結(jié)果，過濾機(jī)理可以歸納為以下三種作用。
一是阻力截留。當(dāng)原水自上而下流過粒狀濾料層時，粒徑較大的懸浮顆粒首先被截留在表層濾料的空隙中，從而使此層濾料間的空隙越來越小，截污能力變得越來越高，結(jié)果逐漸形成一層主要由被截留的固體顆粒構(gòu)成的濾膜，并由它起主要的過濾作用。這種作用屬于阻力截留或篩選作用。篩選作用的強(qiáng)度主要取決于表層濾料的最小粒徑和水中懸浮物的粒徑，并與過濾速度有關(guān)。懸浮物粒徑越大，表層濾料粒徑和濾速越小，就越容易形成表層篩選膜，濾膜的截污能力也越高。
二是重力沉降。原水通過濾料層時，眾多的濾料表面提供了巨大的沉降面積。水中顆粒由于自身的重力作用或慣性作用而脫離流線被拋向?yàn)V料表面。重力沉降強(qiáng)度主要與絲網(wǎng)除沫器濾料直徑和過濾速度有關(guān)。濾料越小，沉降面積越大，濾速越小，則水流越平穩(wěn)，這些都有利于懸浮物的沉降。
三是接觸絮凝。由于濾料具有很大的表面積，它與懸浮物之間有明顯的物理吸附作用，此外，砂粒在水中常帶有表面負(fù)電荷，能吸附帶正電荷的鐵、鋁等膠體，從而在濾料表面形成帶正電荷的薄膜，并進(jìn)而吸附帶負(fù)電荷的黏土和多種有機(jī)物等膠體，在砂粒上發(fā)生接觸絮凝。在大多數(shù)情況下，濾料表面對尚未絮凝的膠體還能起到接觸碰撞的媒介作用，促使凝聚過程發(fā)生。
在實(shí)際過濾過程中，上述三種機(jī)理往往同時起作用，只是依條件不同而有主次之分。對粒徑較大的懸浮顆粒，以阻力截留為主，由于這一過程主要發(fā)生在濾層表面，通常稱為表面過濾。對于細(xì)微懸浮物，以發(fā)生在濾料深層的重力沉降和接觸絮凝為主，稱為深層過濾。
均粒石英砂濾料有過濾周期長、濾后水質(zhì)好、過濾水頭損失增長小的優(yōu)點(diǎn)，能較好地克服表面堵塞，從而充分提高過濾效率，氣水反沖洗效果好。目前，一般污水處理廠的濾料大多采用普通石英砂濾料，也有部分陶粒填料和無煙煤填料。但由于這些濾料本身具有局限性，如其比表面積有限、中性條件下表面帶負(fù)電荷或不經(jīng)濟(jì)性，人們通過在石英砂表面附著不同功能的物質(zhì)來改善石英砂濾料表面的性質(zhì)。
石英砂改性濾料是在普通石英砂濾料表面通過化學(xué)反應(yīng)涂上一層改性劑（通常為金屬氧化物和氫氧化物），從而改變原濾料顆粒表面的物理化學(xué)性質(zhì)，以提高濾料對某些特殊物的吸附能力，達(dá)到改善出水水質(zhì)的目的。
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