石英砂滤料过滤机理归纳为以下三种作用。
一是阻力截留。当原水自上而下流过粒状滤料层时，粒径较大的悬浮颗粒首先被截留在表层滤料的空隙中，从而使此层滤料间的空隙越来越小，截污能力变得越来越高，结果逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的滤膜，并由它起主要的过滤作用。这种作用属于阻力截留或筛选作用。筛选作用的强度主要取决于表面滤料的小粒径的水中悬浮物的粒径，并与过滤速度有关。悬浮物粒径越大，表层粒径和滤速越小，就越容易形成表层筛选膜，滤膜的截污能力越高。
二是重力沉降。原水通过滤料层时，众多的滤料表面提供了巨大的沉降面积，水中颗粒由于自身的重力作用或惯性作用而脱离流线被抛向滤料表面。重力沉降强度主要与滤料直径和过滤速度有关。滤料越小，沉降面积越大，滤速越小，则水流越平稳，这些都有利于悬浮物的沉降。
三是接触絮凝。由于滤料具有很大的表面积，它与悬浮物有明显的物理吸附作用。此外，砂粒在水中常带负电荷，能吸收正电荷的铁、铝等胶体，从而在滤料表面形成带正电荷的薄膜，并进而吸附带负电荷的黏土和多种有机物等胶体，在砂粒上发生接触絮凝。在大多数情况下，滤料表面对尚未絮凝的胶体还能起到接触碰撞的媒介作用，促使絮凝过程的发生。
在实际过滤过程中，上述三种机理往往同时起作用，只是依条件不同而有主次之分。对粒径较大的悬浮颗粒，以阻力截留为主，由于这一过程主要发生在滤层表面，通常称为表面过滤。对于细微悬浮物，以发生在滤料深层的中立沉降和接触絮凝为主，成为深层过滤。
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