过滤是用具有细小孔隙的粒状介质作滤层，截留水中一些细微的悬浮杂质，从而使水获得净化澄清的水处理工艺。具有孔隙的粒状介质有石英砂、硅藻土、白煤屑、聚苯乙烯颗粒等。给水工程中最常用的滤层介质为石英砂。过滤能去除水中的悬浮物，进一步降低水的浑浊度，而且还能去除水中的细菌等致病微生物。砂层过滤的除菌效率约为80～90%。
过滤理论是水通过粒状介质的滤层时，水中杂质的截留是一系列不同物理化学过程的综合结果。这些过程主要有： ①机械筛滤：即水中大于滤层孔隙的悬浮颗粒(包括混凝沉淀后水中残留的絮凝颗粒) 被截留下来。随着过滤的进行，截留的物质增多，滤层的孔隙愈来愈小，使微细的絮凝颗粒和微生物也得以截留下来。②沉淀： 当小于滤层孔隙的悬浮颗粒进入滤层时，滤层起到一个有巨大表面积的多层沉淀池的作用，使悬浮颗粒在重力下沉积。③接触絮凝：微细悬浮颗粒在滤层孔隙间流动时，不断与滤料，特别是其间的截留沉积物，发生接触和碰撞，在其表面引力和静电力等作用下，加速微细悬浮颗粒的絮凝过程，并不断被吸附到这些颗粒的表面，达到进一步去除水中杂质和微生物的目的。④生物活性： 已被截留在滤料表面的微生物利用滤料颗粒表面附着的和水中的有机物作为养料，不断繁殖，使滤料颗粒表面更具有粘性和活性，促使筛滤和沉淀的效率进一步提高。
上述几种过程中，起主导作用的是接触絮凝，但沉淀和机械筛滤也起到一定作用。滤层截留悬浮物质的机理相当复杂，影响过滤效率的因素很多，主要有滤料颗粒的形状、粒径和级配，滤层厚度，滤速，水中悬浮颗粒的物理化学性能，水温，以及滤池种类和水力学特性等。随着对过滤机理的不断研究，近年来已在给水处理实践中应用多层滤料和接触过滤等技术。接触过滤是指对浑浊度较低的原水投加混凝剂后，不经反应和沉淀而直接进入滤池过滤，利用接触絮凝原理使水质澄清的处理技术。
滤池是过滤用的一种净水构筑物，按滤速快慢分为慢滤池和快滤池两种。慢滤池由于投资和占地面积大而生产率很低，目前已很少应用。快滤池一般是采用石英砂作为滤料。近年来也有采用白煤屑和石英砂配制的双层滤料，甚至白煤屑、石英砂和其他滤料配制多层滤池。双层滤料和多层滤料滤池的白煤屑能起到混凝剂在水中的絮凝、沉淀、吸附作用，故在采用多种滤料的滤池时，特别在小型给水系统中，可以省去混凝池和沉淀池。
快滤池开始过滤阶段，滤层比较干净，孔隙率较大，孔隙流速较小，大量杂质首先被表层5～10cm左右厚度的滤料所截留。随着过滤持续进行，表层滤料孔隙率愈益减小，孔隙间水流速度增大，于是表层滤料上杂质逐渐发生脱落现象，而这个趋势越来越增强，使杂质逐渐向下层推移，下层滤料截留作用渐次得到发挥。当过滤到一定时间后，表层滤料间孔隙将逐渐被杂质堵塞，并形成滤膜，使过滤的水头损失剧增，滤速将急剧减少; 同时，由于滤层表面受力不均匀而使滤膜产生裂缝，造成局部流速过大，而使杂质穿透整个滤层，导致出水水质恶化。当出现上述两种情况的任一种时，尽管下层滤料尚未发挥它们的截留作用，过滤也得停止使用，并对快滤池进行反冲。滤池的产水量取决于滤速。滤速是单位时间被过滤的水流过滤层的速度， 以m/h计(或m
/m2·h)。当进水浑浊度在20mg/L以下时，单层滤料快滤池的滤速约8～12m/h，双层滤料快滤池滤速在12～16m/h，多层滤料滤速可达20～35m/h。过滤工作周期的长短涉及滤池实际工作时间和反冲水量的消耗，过滤周期过短，滤池日产水量则减少。一般过滤周期在12～24h。因此，在保证滤后水质的前提下，应尽可能提高滤速和延长过滤周期，以提高过滤效率。
快滤池反冲的目的是对滤料进行清洗并清除滤层截留的杂质污泥，使滤层在短时间内恢复工作能力。快滤池的冲洗通常采用水流自下而上的反冲洗方法，反冲时，由于上升水流的剪力作用及悬浮的滤料颗粒相互碰撞和摩擦的作用，粘附在滤料表面的杂质污泥便脱落并随反冲水流带出滤池。反冲时，滤层膨胀后可增加的厚度与膨胀前厚度之比称为滤层膨胀率，其值大小对冲洗效果有明显影响。膨胀率过小，下层滤料悬浮不起来;膨胀率过大，悬浮的滤料颗粒碰撞机率就减小，不利于粘附杂质的脱落，且膨胀率过大时，还会使上层滤料流失和承托层的移位。膨胀率受反冲强度控制。反冲强度是单位时间内滤池单位面积通过的水流量，以L/s·m2计。反冲强度是滤池设计、运行的重要依据，受滤料比重、粒径、形状、级配组成及水温等因素的影响，很难用理论计算公式求得，一般可通过模拟试验测得。在反冲强度及滤层膨胀率均符合要求时，还应有足够的冲洗时间使滤料颗粒能有充分碰撞、摩擦的机率，保证杂质脱落，并有一定的时间将反冲废水排出滤池，避免污泥重返滤层。根据实践经验，单层砂滤池的膨胀率一般可采用45～50%; 20℃水温时，反冲强度可取12～15L/s·m2; 冲洗历时为5～7min，便可取得良好冲洗效果。有的快滤池在水力反冲的同时，增设表面冲洗或空气助冲等辅助冲洗措施，以提高反冲效果。
为适应滤层中杂质截留规律以充分发挥滤料层截留杂质的能力，近年来双层滤料及多层滤料滤池发展较快;也有从改造快滤池构造和工艺操作上考虑的上向流滤池和双向滤池。为了减少快滤池的阀门便于操作管理，出现了虹吸滤池、移动冲洗罩滤池以及水力自动过滤和冲洗的无阀滤池等。为适应广大农村小城镇简易集中式给水、某些小型或临时性给水工程的需要，还有便于运转、管理方便，可省去清水泵的压力式快滤池。上述各种快滤池的过滤原理和基本工作过程都相同。
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