无烟煤作为传统的过滤工艺中常见的滤料,具有比重低、截污效果好、颗粒相对均匀等优点;历史上关于氯代消毒副产物的研究自上世纪80年代以来增长迅速,近年来已经成为了热门的研究方向,许多学者关注地下水过度开采、海水倒灌地区消毒副产物的问题,然而,无烟煤滤料与游离余氯反应生成消毒副产物的现象未引起关注。本研究目的在于探究不同条件下游离余氯与无烟煤反应生成消毒副产物的规律,并探究一种轻质硅滤料用于替代无烟煤滤料的浊度去除效果与过滤水头损失增长规律。本研究对于降低水厂出水消毒副产物的浓度水平具有重要意义,无烟煤作为滤料,与游离余氯反应产生消毒副产物,是明显缺陷,本研究对于水厂滤池滤料的选择有很强的指导意义。首先测定了在不同的pH、不同的游离余氯浓度、不同的无烟煤质量、不同的反应时间、不同的浸泡时间、不同的反冲洗次数下24种消毒副产物的生成量和变化规律;随后分析了不同的pH、不同的无烟煤质量、不同的反应时间下体系内游离余氯的消耗规律。发现随着pH由5升高至10,三氯甲烷的生成量由8μg/L增加至21μg/L;随着浓度由0.2 mg/L增加至6 mg/L,多数消毒副产物生成量没有明显变化;随着无烟煤质量由0.001 g增加至2 g,各消毒副产物生成量显著降低,产量在无烟煤质量达到0.1 g后趋于稳定;随着反应时间由5 min增加至120 h,各消毒副产物生成量有所提高,三氯乙酸生成量由0.04μg/L增加至8μg/L;随着浸泡时间由5 min增加至120 h,各消毒副产物生成量显著降低,产量在浸泡时间达到12h后趋于稳定;随着反冲洗次数由1次增加至10次,各消毒副产物生成量稍有降低,产量在反冲洗次数达到5次后趋于稳定。消毒副产物的生成量与游离余氯的消耗量没有明显联系。对滤料的物理化学性质进行探究,测定了轻质硅滤料、无烟煤滤料、石英砂滤料、石榴石滤料的堆积密度、实密度、孔隙率、筛分曲线,对滤料进行了扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱、Zeta电位测定、比表面积分析等表征,发现对比无烟煤滤料,轻质硅滤料优点在于表面粗糙多孔、Zeta电位低、比表面积高。使用120 mm内径,2 m高的有机玻璃滤柱进行中试规模的过滤实验,发现轻质硅滤料对进水浊度的去除效果稍优于无烟煤滤料,滤层厚度30 cm处的杂质截留量约为无烟煤滤料的1.1倍,相同滤层结构下,12 h内顶层为轻质硅滤料时的三层滤料体系水头损失增长速率是顶层为无烟煤滤料的三层滤料体系的83.87%。