在整个滤层内，新装入滤池的石英砂均质滤料的级配是基本相同的，如图8-4（a）所示。沿滤层厚度每一点，滤料颗粒间所形成的空隙大小均匀分布，因而其容纳悬浮固体的能力是一样的，称为均质滤层。要保持这点，必要的条件是反冲洗时滤料层不能膨胀乱层，目前应用较多的是气水反冲洗。但当滤池单独进行水反冲洗时，向上流动的水流把滤层浮托起来，使砂粒处于悬浮状态，且自动地出现水力分级现象，这样所构成的滤层成为分级滤料滤层，如图8-4（b）所示。

　　由于分级滤料滤层在过滤时的上述缺点，悬浮固体在滤层中的分布从上到下呈指数关系递减，使得滤料截留作用不能得到充分发挥。一个过滤周期结束后，滤层中所截留的悬浮颗粒量沿滤层深度方向的分布如图8-5所示。滤层含污量是指过滤结束时，单位体积滤层中所截留的杂质量，单位为g/cm3或kg/m3。从图中可以看出，滤层含污量沿滤层深度方向变化很大，即表层滤料截污最多，滤层深度越大，含污量越小。在一个过滤周期内，整个滤料层单位体积滤料中的平均含污量称为滤料含污能力，单位为g/cm3或kg/m3。图8-5中曲线与坐标轴所包围的面积除以滤层总厚度即为滤料含污能力。当滤层厚度一定时，此面积愈大，滤料含污能力愈强，表明整个滤层所发挥的作用愈大，反之亦然。

　　（1）“反粒度”过滤理论可见，如果能保持滤层在过滤过程中仍是均质滤层，则滤料含污能力将会增大。分析过滤过程，最理想的滤层应该是沿着过滤的水流方向滤层中滤料的粒径是从大到小递减的，颗粒间的孔隙也沿水流方向从大到小递减，如图8-4（c）所示。这样就产生了两个有利条件，一方面是进入滤池的水先接触到的那部分滤层能够比后接触到的那部分滤层多容纳悬浮固体，另一方面是孔隙较大的部分在容纳更多的悬浮固体后，仍然保留了一定的孔隙，允许水中的悬浮物进入滤层的内部，从而在水头损失达到最大允许值时，整个滤层截留悬浮固体的能力都得到充分的利用，即滤料含污能力达到最大。这就是“反粒度”过滤理论，这一理论推动了滤料层组成和过滤方式的发展。

　　（2）上向流过滤滤池对分级滤料滤池采用上向流过滤可得到类似的理想滤层效果。滤池构造与普通快滤池相同，水流从下向上通过滤料层进行过滤和反冲洗，冲洗的废水从下部穿过整个滤层从上部排出。滤池的生产实践中存在三个问题：截留在滤层底部的大量悬浮固体，难以冲洗干净，不适合大面积滤池，滤速必须小于5m/h。

　　（3）双层和三层滤料滤池滤池的构造和过滤、反冲洗方式都未变，只改变滤料组成。上层采用密度小、粒径大的轻质无烟煤滤料，反冲洗后仍保持在上部；下层用密度大、粒径小的重质石英砂滤料，构成双层滤料，如图8-4（d）所示。反冲洗时，在无烟煤层和石英砂层本身内仍存在水力分级作用，但对整个滤层而言，双层滤料体现了过滤水先进入粗粒滤料后通过细粒滤料的理想滤层概念。实践证明，双层滤料含污能力比单层滤料约提高1倍以上。在相同滤速下，过滤周期延长；在相同过滤周期下，流速可提高。图8-5中曲线2（双层滤料）与坐标轴所包围的面积大于曲线1（单层分级滤料），表明滤层厚度、滤速均相同时，双层滤料的含污能力大。三层滤料是双层滤料的延伸，是在无烟煤层和石英砂层的下面，加设一层密度比石英砂大、粒度比石英砂小的石榴石或磁铁矿滤料，构成如图8-4（e）所示。

　　（4）双向流过滤滤池双向流滤池由前苏联开发，在设计规范中仍然与其它形式的快滤池并列。尽管这种池子的阀门太多，结构较复杂，但由于其工艺优点，法国把它也列为一种常用的池型。双向流滤池的滤层中设有供滤后出水的集水管，经过混凝沉淀的水从池子上部和下部同时进入进行过滤。其滤层厚度约为单向过滤池子的两倍，它有以下特点：由于集水管上下都进水，一座双向流滤池相当于两座单向快滤池的作用，集水管下面的滤层有近似理想滤层的作用。

　　（5）均质粗滤料采用粒径一般为0.9～1.5mm、不均匀系数K80＜1.4的粗滤料，通常采用气水反冲洗以节约用水，同时能减少水力分级给滤层带来的不利影响。空气辅助冲洗时，空气泡震动对滤层产生强烈的扰动，将杂质擦洗下来，冲洗水的强度虽小，但水流剪切力大，水气的共同作用将滤料冲洗干净，且低流速水流使滤料难以分级。