石英砂濾料過濾機理歸納為以下三種作用。
一是阻力截留。當原水自上而下流過粒狀濾料層時，粒徑較大的懸浮顆粒首先被截留在表層濾料的空隙中，從而使此層濾料間的空隙越來越小，截污能力變得越來越高，結果逐漸形成一層主要由被截留的固體顆粒構成的濾膜，并由它起主要的過濾作用。這種作用屬于阻力截留或篩選作用。篩選作用的強度主要取決于表面濾料的小粒徑的水中懸浮物的粒徑，并與過濾速度有關。懸浮物粒徑越大，表層粒徑和濾速越小，就越容易形成表層篩選膜，濾膜的截污能力越高。
二是重力沉降。原水通過濾料層時，眾多的濾料表面提供了巨大的沉降面積，水中顆粒由于自身的重力作用或慣性作用而脫離流線被拋向濾料表面。重力沉降強度主要與濾料直徑和過濾速度有關。濾料越小，沉降面積越大，濾速越小，則水流越平穩，這些都有利于懸浮物的沉降。
三是接觸絮凝。由于濾料具有很大的表面積，它與懸浮物有明顯的物理吸附作用。此外，砂粒在水中常帶負電荷，能吸收正電荷的鐵、鋁等膠體，從而在濾料表面形成帶正電荷的薄膜，并進而吸附帶負電荷的黏土和多種有機物等膠體，在砂粒上發生接觸絮凝。在大多數情況下，濾料表面對尚未絮凝的膠體還能起到接觸碰撞的媒介作用，促使絮凝過程的發生。
在實際過濾過程中，上述三種機理往往同時起作用，只是依條件不同而有主次之分。對粒徑較大的懸浮顆粒，以阻力截留為主，由于這一過程主要發生在濾層表面，通常稱為表面過濾。對于細微懸浮物，以發生在濾料深層的中立沉降和接觸絮凝為主，成為深層過濾。
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