在整個(gè)濾層內(nèi)，新裝入濾池的石英砂均質(zhì)濾料的級(jí)配是基本相同的，如圖8-4（a）所示。沿濾層厚度每一點(diǎn)，濾料顆粒間所形成的空隙大小均勻分布，因而其容納懸浮固體的能力是一樣的，稱為均質(zhì)濾層。要保持這點(diǎn)，必要的條件是反沖洗時(shí)濾料層不能膨脹亂層，目前應(yīng)用較多的是氣水反沖洗。但當(dāng)濾池單獨(dú)進(jìn)行水反沖洗時(shí)，向上流動(dòng)的水流把濾層浮托起來(lái)，使砂粒處于懸浮狀態(tài)，且自動(dòng)地出現(xiàn)水力分級(jí)現(xiàn)象，這樣所構(gòu)成的濾層成為分級(jí)濾料濾層，如圖8-4（b）所示。

　　由于分級(jí)濾料濾層在過(guò)濾時(shí)的上述缺點(diǎn)，懸浮固體在濾層中的分布從上到下呈指數(shù)關(guān)系遞減，使得濾料截留作用不能得到充分發(fā)揮。一個(gè)過(guò)濾周期結(jié)束后，濾層中所截留的懸浮顆粒量沿濾層深度方向的分布如圖8-5所示。濾層含污量是指過(guò)濾結(jié)束時(shí)，單位體積濾層中所截留的雜質(zhì)量，單位為g/cm3或kg/m3。從圖中可以看出，濾層含污量沿濾層深度方向變化很大，即表層濾料截污最多，濾層深度越大，含污量越小。在一個(gè)過(guò)濾周期內(nèi)，整個(gè)濾料層單位體積濾料中的平均含污量稱為濾料含污能力，單位為g/cm3或kg/m3。圖8-5中曲線與坐標(biāo)軸所包圍的面積除以濾層總厚度即為濾料含污能力。當(dāng)濾層厚度一定時(shí)，此面積愈大，濾料含污能力愈強(qiáng)，表明整個(gè)濾層所發(fā)揮的作用愈大，反之亦然。

　　（1）“反粒度”過(guò)濾理論可見，如果能保持濾層在過(guò)濾過(guò)程中仍是均質(zhì)濾層，則濾料含污能力將會(huì)增大。分析過(guò)濾過(guò)程，最理想的濾層應(yīng)該是沿著過(guò)濾的水流方向?yàn)V層中濾料的粒徑是從大到小遞減的，顆粒間的孔隙也沿水流方向從大到小遞減，如圖8-4（c）所示。這樣就產(chǎn)生了兩個(gè)有利條件，一方面是進(jìn)入濾池的水先接觸到的那部分濾層能夠比后接觸到的那部分濾層多容納懸浮固體，另一方面是孔隙較大的部分在容納更多的懸浮固體后，仍然保留了一定的孔隙，允許水中的懸浮物進(jìn)入濾層的內(nèi)部，從而在水頭損失達(dá)到最大允許值時(shí)，整個(gè)濾層截留懸浮固體的能力都得到充分的利用，即濾料含污能力達(dá)到最大。這就是“反粒度”過(guò)濾理論，這一理論推動(dòng)了濾料層組成和過(guò)濾方式的發(fā)展。

　　（2）上向流過(guò)濾濾池對(duì)分級(jí)濾料濾池采用上向流過(guò)濾可得到類似的理想濾層效果。濾池構(gòu)造與普通快濾池相同，水流從下向上通過(guò)濾料層進(jìn)行過(guò)濾和反沖洗，沖洗的廢水從下部穿過(guò)整個(gè)濾層從上部排出。濾池的生產(chǎn)實(shí)踐中存在三個(gè)問(wèn)題：截留在濾層底部的大量懸浮固體，難以沖洗干凈，不適合大面積濾池，濾速必須小于5m/h。

　　（3）雙層和三層濾料濾池濾池的構(gòu)造和過(guò)濾、反沖洗方式都未變，只改變?yōu)V料組成。上層采用密度小、粒徑大的輕質(zhì)無(wú)煙煤濾料，反沖洗后仍保持在上部；下層用密度大、粒徑小的重質(zhì)石英砂濾料，構(gòu)成雙層濾料，如圖8-4（d）所示。反沖洗時(shí)，在無(wú)煙煤層和石英砂層本身內(nèi)仍存在水力分級(jí)作用，但對(duì)整個(gè)濾層而言，雙層濾料體現(xiàn)了過(guò)濾水先進(jìn)入粗粒濾料后通過(guò)細(xì)粒濾料的理想濾層概念。實(shí)踐證明，雙層濾料含污能力比單層濾料約提高1倍以上。在相同濾速下，過(guò)濾周期延長(zhǎng)；在相同過(guò)濾周期下，流速可提高。圖8-5中曲線2（雙層濾料）與坐標(biāo)軸所包圍的面積大于曲線1（單層分級(jí)濾料），表明濾層厚度、濾速均相同時(shí)，雙層濾料的含污能力大。三層濾料是雙層濾料的延伸，是在無(wú)煙煤層和石英砂層的下面，加設(shè)一層密度比石英砂大、粒度比石英砂小的石榴石或磁鐵礦濾料，構(gòu)成如圖8-4（e）所示。

　　（4）雙向流過(guò)濾濾池雙向流濾池由前蘇聯(lián)開發(fā)，在設(shè)計(jì)規(guī)范中仍然與其它形式的快濾池并列。盡管這種池子的閥門太多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但由于其工藝優(yōu)點(diǎn)，法國(guó)把它也列為一種常用的池型。雙向流濾池的濾層中設(shè)有供濾后出水的集水管，經(jīng)過(guò)混凝沉淀的水從池子上部和下部同時(shí)進(jìn)入進(jìn)行過(guò)濾。其濾層厚度約為單向過(guò)濾池子的兩倍，它有以下特點(diǎn)：由于集水管上下都進(jìn)水，一座雙向流濾池相當(dāng)于兩座單向快濾池的作用，集水管下面的濾層有近似理想濾層的作用。

　　（5）均質(zhì)粗濾料采用粒徑一般為0.9～1.5mm、不均勻系數(shù)K80＜1.4的粗濾料，通常采用氣水反沖洗以節(jié)約用水，同時(shí)能減少水力分級(jí)給濾層帶來(lái)的不利影響?？諝廨o助沖洗時(shí)，空氣泡震動(dòng)對(duì)濾層產(chǎn)生強(qiáng)烈的擾動(dòng)，將雜質(zhì)擦洗下來(lái)，沖洗水的強(qiáng)度雖小，但水流剪切力大，水氣的共同作用將濾料沖洗干凈，且低流速水流使濾料難以分級(jí)。