多介质过滤器的工作原理是什么？

发布时间：2026-01-31 浏览量：0次来源：利菲尔特

多介质过滤器的核心工作原理是利用不同密度、粒径的滤料分层装填形成的「分级深层过滤」体系，通过机械筛滤、接触吸附、沉淀截留三重作用，去除水中悬浮物、胶体、泥沙、铁锈等固态杂质，最终将出水浊度稳定降至≤1NTU，是水处理预处理中典型的深层机械过滤设备，主流为无烟煤 - 石英砂双层滤料或无烟煤 - 石英砂 - 磁铁矿三层滤料配置，核心依托滤料的分层结构实现高效截污。

其工作原理可拆解为滤料分层机制和杂质截留机制两大部分，同时结合水流运动特性，实现对水中杂质的逐级、深度去除，以下是详细解析：

一、核心前提：滤料的分层装填与稳定分布

多介质过滤器的滤料需按密度由小到大、粒径由粗到细的顺序从上至下分层装填，运行时水流从上部进入、下部流出，滤料层在水流和自身重力作用下形成稳定的分级结构，这是实现高效过滤的基础：

滤料配比原则：密度小的粗粒径滤料在上，密度大的细粒径滤料在下（如双层滤料：无烟煤「密度 1.3~1.5g/cm³，粒径 0.8~1.8mm」在上，石英砂「密度 2.6~2.7g/cm³，粒径 0.5~1.2mm」在下；三层滤料新增磁铁矿「密度 4.5~5.0g/cm³，粒径 0.2~0.5mm」在最下层）；
分层稳定性：运行时水流自上而下穿过滤料层，滤料颗粒受重力和水流阻力平衡，不会发生层间混合，始终保持 “上粗下细、上轻下重” 的结构；
核心优势：这种结构让滤料层形成从上至下逐渐细化的过滤孔隙，实现 “粗杂质在上层截留、细杂质在下层深度去除”，大幅提升滤料层的截污容量和过滤深度，避免单一滤料 “表层快速堵塞、下层未利用” 的问题。

二、核心机制：三重作用实现杂质深度截留

水流穿过分层的滤料层时，水中的悬浮杂质会通过机械筛滤、接触吸附、沉淀截留三种作用，被逐级截留在滤料层的孔隙中，三种作用同时发生、相互补充，形成高效过滤体系：

1. 机械筛滤（主要作用，适用于粒径＞滤料孔隙的杂质）

滤料层的颗粒之间形成大小不一的孔隙，水流通过时，粒径大于滤料孔隙的悬浮杂质（如泥沙、铁锈颗粒）会被直接阻挡在滤料表面或孔隙中，类似 “筛子筛沙” 的效果；因滤料层 “上粗下细”，上层粗粒径滤料的孔隙大，先截留水中的大颗粒杂质，下层细粒径滤料的孔隙小，再截留穿透上层的细小颗粒杂质，实现逐级筛滤。

2. 接触吸附（关键作用，适用于胶体、微小悬浮物）

水中的微小胶体、粒径接近滤料孔隙的悬浮物，无法被直接筛滤，但会在水流作用下与滤料颗粒表面发生接触碰撞，滤料颗粒（石英砂、无烟煤）的表面具有一定的吸附活性，会将这些微小杂质吸附在表面，避免其穿透滤料层；这种作用对去除水中的胶体杂质尤为重要，也是多介质过滤器出水浊度能降至 1NTU 以下的核心原因。

3. 沉淀截留（辅助作用，适用于密度较大的杂质）

水中部分密度较大的悬浮杂质（如含铁锰氧化物、重质泥沙），在水流穿过滤料层的过程中，因水流速度放缓（滤料层的孔隙会降低水流速），会在重力作用下沉淀在滤料层的孔隙中，被滤料颗粒包裹截留，成为机械筛滤和接触吸附的补充。

三、水流运动与滤料层的截污特性

多介质过滤器的水流为自上而下的层流 / 低速紊流，水流速度严格控制在 4~10m/h（根据进水浊度调整），这种水流特性让杂质与滤料层充分接触，同时保证滤料层的截污容量最大化：

滤料层的深层截污：不同于表面过滤（如精密过滤器的滤芯过滤，仅在表面截留），多介质过滤器的杂质会被截留在滤料层的表层、中层、下层，整个滤料层都参与截污，截污容量远大于单一滤料过滤器（是单一石英砂过滤器的 2~3 倍）；
过滤阻力的缓慢上升：运行初期，滤料层孔隙大，过滤阻力小（进出口压差≤0.02MPa），随着杂质在滤料层孔隙中不断截留，孔隙逐渐被堵塞，过滤阻力缓慢上升，当压差升至 0.05~0.07MPa 时，滤料层截污达到饱和，需通过反冲洗剥离杂质，恢复滤料层的过滤性能；
无化学反应，纯物理过滤：整个过滤过程无任何化学药剂添加，无化学反应，仅通过物理作用去除杂质，不会改变水的化学性质（如 pH、溶解氧），也不会产生二次污染，适用于各种水质的预处理。

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