近年来,随着人口的增长以及经济和工业化的迅速发展,生活和工业废水逐年增加,加重了对地表水和地下水等水体的污染。其中,氮化合物的污染治理已经成为研究的热点问题。面对普遍污染的地表水源和日益严格的饮用水水质要求,自来水厂常规给水处理工艺迎来了前所未有的挑战与压力。滤料作为水厂滤池的核心构成,对饮用水出水水质改善起着关键作用。不同滤料有着不同特点,掌握滤料过滤特性,考虑特定水质条件、滤料应用经济性与管理便利性,选择使用适合水厂条件的滤料,有助于提升滤池水处理效果,适用于水厂滤池的升级改造,具有广泛的应用潜力。本文以无烟煤、沸石、瓷砂滤料为基础,组成单层均质滤柱、混合滤柱和分层滤柱,在正常滤速10m/h运行条件下,进行对比中试试验,比较不同滤柱的过滤性能,探索不同滤柱沿层过滤性能的变化。筛选四根滤柱进行低滤速(5m/h)过滤的中试试验,研究滤速对过滤性能的影响。采用X射线能谱分析(EDS)、傅里叶转换红外光谱测定(FT-IR)和热场发射扫描电镜(SEM)等方法表征滤料结构,以了解不同滤料的物理化学特性。试验研究表明:(1)无烟煤滤料和沸石滤料的外观形貌相似,呈极不规则且局部有棱角的块状体,表面粗糙,凹凸不平,孔隙较发达;瓷砂滤料为外观形貌较规则均匀的球体,表面较光滑没有棱角,孔隙较不发达。沸石与瓷砂的化学组成相似,O元素最多,但瓷砂中SiO2和Al2O3的含量均高于沸石,机械强度也高于沸石;无烟煤则主要以有机官能团为主,C元素含量居首。(2)瓷砂滤料机械强度高,抗水流冲刷能力强,层间空隙率大,初始水损小,过滤周期长,对浊度去除效果最好。与其他滤料组合后,有助于延长过滤周期。如分层滤料过滤周期最长,10m/h滤速时,过滤周期为50.5h,降低滤速为5m/h后,过滤周期增长到76h。(3)滤料在正常滤速下对氨氮去除效果最好,对亚硝态氮及硝态氮去除效果弱,降低滤速后三氮去除效果均有所提高。滤速降低后,水流与滤层的接触时间增长,水流冲刷力减小,有助于滤层充分发挥吸附作用。(4)滤柱中UV254主要靠吸附去除,正常滤速下,只有混合滤柱和分层滤柱对其表现出去除效果。UV254去除效果受过滤速度和进水UV254影响,去除率随滤速的降低和进水UV254的增加而升高。