19世紀以來，細砂就是飲用水的過濾材料。從利用細砂的大面積慢濾池已發展到使用顆粒無煙煤覆蓋細砂的更緊湊的快濾池。新一代過濾劑使用了兩層或三層不同的礦物，包括石榴石、無煙煤濾料、錳砂、沸石等濾料。

濾砂過濾作用

濾砂濾池含有粒徑為0.3mm的細砂，通常在600-1000mm,濾水速度約0.1-0.2m/h，濾砂上部水深為2-3m。由于流速緩慢，所以需要一個大面積的濾池。因此，在大型水廠中，每0.4公頃（約足球場大小）就需要20-30層濾層，日產量高達50萬立方米（噸）飲用水。

濾砂是典型的次棱角狀的褐色或黃色石英砂。渾圓狀或球狀的純質石英砂不能使用。過濾期間，濾砂顆粒的大小仍是混合的，不會發生分選和分層作用。由于殘留有細粒雜質，所以濾池會發生堵塞。但是，更重要的是，在濾砂中和頂部20-30mm處會產生一個生物層，稱之為臟物層。由于它具有占性網狀結構，所以可進行高效過濾，從水中除去90%以上的細菌以及較大的雜質顆粒和微生物。數星期后由于濾層發生了堵塞，水便不能很快的通過濾池，這時，要鏟去濾池頂部20-30mm的砂層使濾池得到清洗。除去的濾砂經沖洗后原地保存。由于每次清洗后濾層的厚度都會減少，所以當降到一個臨界點，即濾砂僅為300mm厚時，過濾質量就不能得到保證。因此必須摻入沖洗過的備用濾砂，使之重新恢復到原有的厚度。對任何濾池而言，這個摻砂過程每隔2.5至3.5年就要進行一次。

快砂過濾作用

約100年前，美國人喬治·富勒采用濾砂池以5m/h的速度進行試驗，其過濾速度比慢砂濾池快了50倍。這些快砂濾池使用粗砂（0.5-1.0mm）,深度同樣為750mm。這個設計仍保留了普通標準，盡管流速已達到15m/h。

富勒的設計是為了減少濾池的面積，并且產生化學污垢層，它們由氫氧化鋁或氫氧化鐵構成，通過加入水解鹽類（如硫酸鋁或氯化鐵）將它們從水中沉淀出來。通常在一天內流動速度越快，濾池就堵塞得越快。因此，富勒采用一個清洗工序即通過向上部注入干凈的水帶走沉淀物，然后利用一臺大型機械攪拌機將砂層中的沉淀物和砂分離出來，這個稱為回洗的清洗工序，已更加完善。現采用向上層砂和水吹氣泡，可以除去沉淀物（氣沖），用回沖水將臟物沖入特殊的洗水槽。對于每天進行的沖洗工序，所使用的過濾物質必須是耐用和耐磨的。

多層砂濾作用

約60年前，美國人采用碎無煙煤充當快砂濾池的過濾材料，進行了多次試驗。推動該發明的動力是認識到一系列由粗至細的濾層有利于延長過濾沖洗的時間。將粗砂置于細砂之上是不穩定的，因為在回沖期間，更重的粗砂將沉至底部。因此，需要較粗但質輕的濾砂置于細砂上部。

無煙煤的密度比濾砂低。所以發明了兩層設計，這樣在回沖時就不會沖走較輕的無煙煤。顆粒形態在過濾和回沖性能中起著重要的作用。可以對過濾材料的球度進行測定，球形為1.0，非球形小于1.0.濾砂具有典型的球度為0.8-0.9，但碎無煙煤是棱角狀的，球度為0.65-0.75。在實際中不同物質構成的濾層都可擴展為三層結構，其中大多數含有粗無煙煤—中粒砂—細石榴石，多層濾層的概念在工業上是可行的。