一、濾料材質對過濾效果的影響

1. 化學穩定性與抗腐蝕性

• 影響：濾料若化學穩定性差（如石英砂含雜質較多），長期接觸水或反洗藥劑時易溶出有害物質，可能污染水質或改變水體 pH 值，導致過濾效果下降。

• 示例：劣質無煙煤濾料若含硫量高，可能在過濾過程中釋放硫化物，影響出水水質的嗅味和化學指標。

2. 機械強度與耐磨性

• 影響：濾料機械強度不足（如破碎率高），在反洗水流沖擊下易碎裂，產生細小顆粒隨水流帶出，堵塞濾層孔隙或污染出水；同時，碎料堆積會導致濾層阻力不均，影響水流分布。

• 示例：陶粒濾料若燒制工藝不佳，反洗后碎粒增多，可能導致過濾時出水濁度升高。

二、濾料粒徑與級配對過濾效果的影響

1. 粒徑大小與過濾精度

• 影響：

• 粒徑越小，濾層孔隙率越低，對細小顆粒的截留能力越強，過濾精度更高（如用于去除膠體或微生物），但水流阻力增大，易導致過濾周期縮短。

• 粒徑越大，孔隙率高，適合截留大顆粒雜質（如泥沙），但對細微顆粒的去除效果差。

• 示例：飲用水處理中，石英砂粒徑若選為 0.5-1.0mm，可有效去除濁度；若用于工業廢水預處理，可能需增大至 1-2mm 以適應大顆粒雜質。

2. 級配合理性與截污能力

• 影響：

• 理想級配（如 “上細下粗” 分層）可形成 “深層過濾” 效果 —— 上層細濾料截留細微顆粒，下層粗濾料截留大顆粒，充分利用濾層深度，延長截污周期。

• 級配不合理（如粒徑分布過寬或混合不均勻）會導致 “表層過濾”，雜質集中在濾層頂部，易堵塞表面孔隙，縮短過濾時間。

• 示例：傳統多介質過濾器采用 “無煙煤 + 石英砂 + 礫石” 分層，無煙煤（上層，粒徑 0.8-1.2mm）截留有機物，石英砂（中層，0.5-1.0mm）去除濁度，礫石（下層，2-4mm）支撐濾層，形成高效級配。

三、濾料密度與堆積狀態的影響

1. 密度與分層穩定性

• 影響：濾料密度差異需匹配水流方向，以維持分層穩定性。例如，無煙煤密度（1.4-1.6g/cm3）小于石英砂（2.6-2.7g/cm3），反洗后可自然形成 “輕料在上、重料在下” 的分層，避免混合導致過濾效率下降。

• 風險：若密度選擇不當（如使用密度接近的濾料），反洗時易發生亂層，導致上層粗顆粒濾料下沉，下層細顆粒上浮，破壞過濾層級。

2. 堆積孔隙率與水流分布

• 影響：濾料堆積孔隙率直接影響水流阻力和分布均勻性。孔隙率高（如無煙煤孔隙率約 50%）的濾料層水流阻力小，但截污容量可能降低；孔隙率低（如石英砂約 40%）則阻力大，但截留顆粒更充分。

四、濾料比表面積與吸附能力的影響

1. 比表面積與雜質吸附

• 影響：比表面積大的濾料（如活性炭、陶粒）對有機物、色度、異味的吸附能力強，適合深度處理；而石英砂比表面積小，主要通過機械截留去除懸浮物。

• 示例：在含油廢水處理中，添加核桃殼濾料（比表面積大、親油性強）可有效吸附油類物質，提升除油效果。

2. 表面電荷與膠體去除

• 影響：濾料表面電荷性質影響對膠體顆粒的吸附。例如，石英砂表面帶負電荷，對帶正電荷的膠體（如鐵、鋁氫氧化物）去除效果好；若水體中膠體帶負電荷，需選擇帶正電荷的濾料（如磁鐵礦）增強吸附。

五、濾料選擇不當的具體風險與案例

1. 濾料粒徑過細導致的問題

• 風險：某污水處理廠誤將石英砂粒徑選為 0.3-0.5mm，運行后濾層阻力驟增，過濾周期從 8 小時縮短至 4 小時，反洗頻率增加，能耗上升且出水流量不穩定。

2. 級配混亂導致的效率下降

• 案例：某自來水廠多介質過濾器因反洗強度過大，導致無煙煤與石英砂混合，上層濾料截留能力下降，出水濁度從 0.5NTU 升至 1.2NTU，超出國標要求。

六、濾料選擇的核心原則

1. 水質目標導向：

• 去除懸浮物→優先石英砂（粒徑匹配濁度顆粒）；

• 去除有機物→添加活性炭或無煙煤；

• 除鐵錳→選用錳砂等催化氧化濾料。

2. 運行條件匹配：

• 反洗強度高→選擇機械強度高的濾料（如金剛砂）；

• 高水溫環境→選用耐高溫材質（如陶瓷濾料）。

3. 經濟性與壽命平衡：

• 活性炭吸附能力強但壽命短，需結合處理成本定期更換；石英砂壽命長（5-8 年），但對復雜污染物去除效果有限。

總結