多介质过滤器的运行原理是什么？

一、滤料分层：构建 “上粗下细、上轻下重” 的梯度过滤结构

多介质过滤器的滤料并非单一材质，而是按 “粒径由大到小、密度由小到大” 的原则分层装填（常见组合为 “无烟煤 + 石英砂 + 石榴石”，部分场景会增加活性炭或磁铁矿），装填后经首次反洗，滤料会因密度差异自然形成稳定的分层结构，从上到下依次为：

上层滤料（无烟煤，粒径通常 0.8-1.8mm，密度 1.4-1.6g/cm³）

作为 “预处理过滤层”，主要拦截原水中颗粒较大、质量较重的杂质（如泥沙、藻类团块）。由于其粒径较粗，孔隙率高（约 45%-50%），截污容量大，能先一步降低水中大颗粒杂质含量，避免下层细滤料快速堵塞，延长整体过滤周期。

中层滤料（石英砂，粒径通常 0.5-1.2mm，密度 2.6-2.7g/cm³）

作为 “精细过滤层”，承接上层未截留的中等粒径杂质（如细小泥沙、胶体颗粒）。石英砂粒径更细，孔隙更小，能进一步细化过滤效果；同时其化学稳定性强（耐酸碱、不溶于水），可长期保持过滤性能，是保障出水浊度达标的核心层。

下层滤料（石榴石，粒径通常 0.2-0.5mm，密度 3.6-4.0g/cm³）

作为 “保护层与支撑层”，一方面拦截水中极细的悬浮颗粒或胶体，进一步提升水质；另一方面，其高密度、小粒径的特性能稳定支撑上层滤料，避免上层滤料因水流冲击 “漏入” 底部集水系统（如多孔板、滤帽），同时防止集水系统堵塞。

这种分层结构的关键优势在于：杂质从 “大到小” 逐级被截留，滤料层的孔隙从 “粗到细” 逐步过渡，避免了单介质过滤器中 “上层细滤料先堵塞、下层粗滤料未充分利用” 的问题，大幅提升了滤料的整体截污能力和过滤效率。

二、核心过滤机制：三重作用协同去除杂质

当原水从过滤器顶部进水口进入，自上而下流经分层滤料层时，通过以下三种机制实现杂质去除：

物理截留（筛分作用）

这是最基础的过滤机制：滤料层的孔隙如同 “筛网”，当水流穿过滤料间隙时，颗粒直径大于滤料孔隙的杂质（如大颗粒泥沙）会被直接拦截在滤料表面或孔隙内，无法随水流向下穿透；而颗粒直径小于孔隙的杂质，会随水流进入下层更细的滤料层，被更小的孔隙进一步截留，最终只有符合要求的清水（无大颗粒杂质）通过下层支撑层，进入底部集水系统排出。

吸附作用

滤料（尤其是无烟煤、石英砂）表面具有一定的 “吸附活性”（如表面电荷、羟基基团），能通过 “范德华力”“静电引力” 吸附水中的胶体颗粒、微小悬浮物（如粒径小于 0.1μm 的黏土胶体）。例如，石英砂表面带负电荷，可吸附原水中带正电荷的金属氧化物胶体（如氢氧化铁、氢氧化铝），或通过添加絮凝剂（如聚合氯化铝）使微小杂质形成 “絮体” 后，更易被滤料表面吸附截留，这也是多介质过滤器能有效降低出水浊度（通常≤1NTU）的关键。

接触絮凝作用

当原水缓慢流经滤料层时，水中的微小胶体颗粒或悬浮物会与滤料颗粒表面发生 “碰撞接触”，在滤料表面的 “催化作用” 下，这些微小颗粒会相互聚集形成更大的 “絮体”（类似絮凝池中的絮凝过程），而形成的絮体因体积增大，会被后续的滤料孔隙截留，进一步提升杂质去除效果。这种 “在滤料层内完成絮凝 + 截留” 的过程，称为 “接触絮凝”，尤其适用于原水浊度较低（如 5-20NTU）、无需单独设置絮凝池的场景，简化了水处理流程。

三、运行周期：过滤与反洗的循环

多介质过滤器并非一直处于 “过滤状态”，而是遵循 “过滤→反洗→正洗→恢复过滤” 的循环周期运行：

过滤阶段：原水自上而下流经滤料层，杂质被逐级截留，出水从底部排出，此阶段滤料层的截污量逐渐增加，进出口压差缓慢上升（正常压差≤0.1MPa）；

反洗阶段：当压差达到设定值（如 0.15MPa）或过滤周期结束（如 8-24 小时），需停止过滤，通入 “反洗水”（部分场景配合 “压缩空气” 进行气水联合反洗），反洗水自下而上流经滤料层，利用水流冲击和气流搅动，将滤料层中截留的杂质冲洗下来，随反洗排水排出，恢复滤料的过滤能力；

正洗阶段：反洗结束后，通入少量正洗水（自上而下），冲洗滤料层中残留的反洗杂质，直至出水浊度达标；

恢复过滤：正洗完成后，重新通入原水，进入下一个过滤周期。

综上，多介质过滤器通过 “梯度滤料分层” 和 “三重过滤机制” 的结合，实现了对原水悬浮杂质的高效去除，同时通过反洗恢复滤料性能，成为水处理系统中（如工业循环水、饮用水预处理、污水处理深度过滤）常用的预处理或深度处理设备。