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際生產(chǎn)的慢濾池。慢濾池在運行過程中，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，在運行2~3個月后，需再生后重新投入運行。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，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)水力停留時間為30.17h時，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處理效果；球形輕質(zhì)陶粒具有表面粗糙、密度適中、強度高、耐摩擦等優(yōu)點；納米改性陶粒則是利用納米技術(shù)對濾料進行改性，該濾料表面存在納米粒子，使之具有更強的處理能力。

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。實踐表明，改性濾料能增加濾料的比表面積和強化吸附能力，從而在與水中各類有機物、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物，同時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，由于過渡金屬空軌道吸引了有機物中一些原子或官能團的孤對電子，而改變了有機物的結(jié)構(gòu)，使一些難以降解有機物的化學(xué)鍵較易斷裂，從而將有機物完全分解。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和五價砷。

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，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，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中優(yōu)于原石英砂，改性濾料具有靜電吸附能力強、成熟期短、能減少混凝劑用量等特點；Jerzy Lu Kasik 等人用氫氧化鐵、氫氧化鋁覆蓋砂粒，對濾料進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濾料，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、可以進行微絮凝過濾等特點。繼而國內(nèi)研究者也開始對纖維類濾料進行研究。彗星式纖維濾料是國家863科技成果、國家火炬項目、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)上強化濾池去除有機物的能力�；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)。試驗表明，臭氧-生物活性炭濾料能去除大量天然有機物、溶解無機物及鐵、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。