19世纪以来，细砂就是饮用水的过滤材料。从利用细砂的大面积慢滤池已发展到使用颗粒无烟煤覆盖细砂的更紧凑的快滤池。新一代过滤剂使用了两层或三层不同的矿物，包括石榴石、无烟煤滤料、锰砂、沸石等滤料。

滤砂过滤作用

砂滤器中含有细砂，粒径0.3m m，一般为600-1000mm，过滤速度约为0.1-0.2m/h，砂上部水深2-3m，由于流速慢，需要大面积的过滤器。因此，每0.4公顷（约足球场大小）的大型水厂需要20-30层过滤器，日生产50万立方米（吨）饮用水。

砂滤器是典型的亚角棕色或黄色石英砂。不能使用圆形或球形纯石英砂。在过滤期间，砂滤粒的尺寸仍然混合，并且不会发生分选和分层。由于残留的细颗粒，过滤器堵塞。然而，更重要的是，在过滤砂中和顶部20-30mm处产生生物层，称为污垢层。由于其占有网络结构，它可以被过滤以从水中去除90％以上的细菌和较大的杂质颗粒和微生物。几周后，由于过滤层的堵塞，水不能快速通过过滤器。此时，应对过滤器顶部的20-30毫米砂层进行铲除以清洁过滤器。移除的滤砂在漂洗后就地储存。由于在每次清洁后滤层的厚度减小，因此当降低到临界点时，不能保证过滤器质量，即，过滤砂只有300mm厚。因此，必须加入漂洗过的滤砂，使其恢复到原来的厚度。对于任何过滤器，这种打磨过程每2.5至3。5年进行一次。

快砂过滤作用

约100年前，美国人乔治·富勒采用滤砂池以5m/h的速度进行试验，其过滤速度比慢砂滤池快了50倍。这些快砂滤池使用粗砂（0.5-1.0mm）,深度同样为750mm。这个设计仍保留了普通标准，尽管流速已达到15m/h。

Fuller的设计是为了减少过滤器的面积并产生由氢氧化铝或氢氧化铁组成的化学污垢层，并通过添加水解的盐如硫酸铝或氯化铁将它们从水中沉淀出来。在一天中流动的速度越快，过滤器就越快被堵塞。因此，Fuller使用清洗工艺，即，通过将干净的水注入沉积物的上部，然后使用大的机械混合器来分离砂层中的沉淀物和沙子，这种被称为反冲洗的清洁过程更加好。通过使用向上的砂和气泡，可以去除沉淀物(空气冲洗)，并且可以用反冲水冲洗干净的物质到专用的洗涤槽中。对于日常洗涤过程，所使用的过滤材料必须是耐用的和耐磨的。

多层砂滤作用

大约60年前，美国人使用粉碎的无烟煤作为快速砂滤器的过滤材料，并进行了多次测试。本发明背后的驱动力是认识到一系列粗到细过滤层有助于延长过滤漂洗时间。将粗砂放在细砂上是不稳定的，因为在反吹过程中，较重的粗砂会沉到底部。因此，需要将较粗但较轻的过滤砂放置在细砂的顶部。

无烟煤的密度比过滤砂低。因此，发明了双层设计，使得较轻的无烟煤不会在反洗中被冲走。颗粒形态对过滤和反冲洗性能有重要影响。滤料的球度是可以测量的。球面度为1.0，非球面度小于1.0。滤砂的典型球度为0.8-0.9，而粉碎后的无烟煤呈棱角状，球度为0.65-0.75。在实际应用中，由不同物质组成的滤层可以扩展为三层，其中大部分含有粗无烟煤、中砂和细石榴石。多层过滤层的概念在工业上是可行的。