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深層過濾是通過濾料層來去除水中顆粒的，因此，深層過濾工藝技術的關鍵是過濾介質--濾料。石英砂濾料具有來源廣、價格低、機械強度和化學穩(wěn)定性好等優(yōu)點，因此應用較早也較廣泛。但傳統(tǒng)的石英砂濾料存在一定的缺陷。石英砂濾層在反沖洗后由于水力篩分作用，使得沿水流方向的砂子粒徑逐漸變大，孔隙尺寸也是沿水流方向逐漸變大。當下向流過濾時，水流先經過粒徑小、孔隙也小的上部砂層，再到粒徑大、孔隙也大的下部砂層。水中顆粒大部分截留在上部數(shù)厘米深度內，床層上部孔隙容易堵塞，床層的水頭損失上升迅速，下部濾層大部分容量尚未發(fā)揮出來就不得不終止過濾。
為了克服這一缺陷，研究人員開發(fā)了雙層濾料，即在石英砂濾層上部放置一層粒徑較大、密度較小的輕質濾料，使用較早也較廣泛的輕質濾料是無煙煤。后來使用的輕質濾料還有人工陶粒、人工合成纖維球等。雙層濾料過濾在一定程度上提高了濾速和過濾效率，增加了床層截污容量，延長了過濾周期。雙層濾料體現(xiàn)了水先通過粗粒濾料后通過細粒濾料的理想濾層的概念。基于理想濾層的原理，3層濾料，即在雙層濾料下部再加一層密度大、粒徑小的濾料。這最下一層濾料一般用石榴石、磁鐵礦等。3層濾料比雙層濾料床層結構更為合理。3層濾料是沿著雙層濾料的思路追求理想濾層的結果。隨后又出現(xiàn)了4層濾料和5層濾料。計算機模擬10層濾料濾層的過濾情況發(fā)現(xiàn)沿著過濾的水流方向，濾層中濾料的粒徑從大到小遞減，顆粒間孔隙也沿水流方向從大到小遞減。依此推演，濾料層數(shù)越多，濾層結構越合理，越符合理想濾層的概念。然而在實際應用中存在許多問題，如相鄰兩層濾料間的混雜和濾料流失，加之濾料來源有限，加工復雜等因素，生產中所采用的仍然是雙層和3層濾料。雙層和3層濾料濾床實質上不過是兩個或3個不同的單層濾料濾床串聯(lián)組成，而每層內仍存在水力篩分作用，主要擔負截污作用的仍為表面部分。而目前開發(fā)應用的均粒濾料在很大程度上解決了非均粒濾料存在的問題，過濾速度、過濾效率及床層截污容量都得到了明顯提高。
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