双层级配滤料—为了解决单层级配滤料表层堵塞的弊端和实现“反粒度”深层过滤，改善粒径的不合理分布，采用双层级配滤料在一定程度上优化了滤料层结构、提高了过滤速度、延长了过滤周期，而且出水水质、截污量和深度也都有显著提高。但反冲洗后，双层级配滤料中每一层仍表现出“正粒度”的特征，这正是其较大的症结所在。另外，双层级配滤料还存在反冲洗后两种滤料相互混杂而影响过滤的情况。目前采用的双层级配滤料主要有无烟煤—石英砂双层滤料、活性炭—石英砂双层滤料、陶粒—石英砂双层滤料和陶粒—锰砂双层滤料等。
（1）无烟煤—石英砂双层滤料。
在成都市五水厂采用无烟煤—石英砂双层滤料和单层石英砂滤料进行对比试验，原水来自该水厂1#机械加速澄清池。滤料层厚度均为80cm，无烟煤滤料层厚度50cm，下层石英砂滤料层厚度30cm。实验发现，在相同过滤速度下，对于有一定有机物污染的水，煤砂双层滤料的综合过滤性能优于单层石英砂滤料，煤砂双层滤料滤床对CODMn、氨氮和色度等的去除能力显著优于单层石英砂滤床，如煤砂双层滤料滤床对氨氮的平均去除率为69.47%，远高于单层石英砂滤床，煤砂双层滤料滤床对色度的平均去除率为96.99%，比单层石英砂滤床对色度的平均去除率高出20%，出水色度低，平均仅为0.2cu，同时，其去除状况在经历过最初的滤床成熟期后非常稳定，而石英砂滤床去除情况波动比较大。这样采用煤砂双层滤料滤床可以降低消毒氯量，节省生产成本，并降低生产控制难度。
（2）活性炭—石英砂双层滤料。
嘉兴南门水厂建于20世纪年代初，采用常规工艺，设计规模为5×104m3/d。因原水水质较差（超标因子为氨氮、CODMn、Mn、DO等），目前可以低负荷运行，实际生产能力约为3×104m3/d。为了改善和提高水厂出水水质，考虑到场地等条件的限制，在预氧化强化混凝的基础上，将原来的普通石英砂滤池改造为活性炭—石英砂双层滤料滤池，上部活性炭层高70cm，下部石英砂层高30cm。进行稳定运行期后，活性炭—石英砂双层滤料滤池可消减氨氮负荷0.70-1.30mg/L，而原石英砂滤池去除氨氮负荷只有0-0.3mg/L；活性炭—石英砂滤池对CODMn和锰的去除率为15%-22%，对锰的去除率≥90%，均远高于原普通单层石英砂滤池对CODMn和锰的去除率，而制水成本仅增加约0.025元/m3；同时出水色度、嗅和味也有明显改善。该技术改造与原有工艺能很好地衔接，运行管理方便，制水增加不多，比较适合老水厂技术改造。实践证明，强化混凝—生物活性炭/砂双滤料池组合工艺是处理低氨氮（＜1.5mg/L）、低CODMn（4-6mg/L）、低锰（＜0.7mg/L）微污染原水的经济性选择。
（3）陶粒—石英砂双层滤料。
试验采用的陶粒—石英砂双层滤料为：石英砂厚0.45m（粒径0.7-1.2mm），陶粒厚0.4m（粒径1-2mm），砾石承托层厚0.35m。在进水浊度5-10NTU且呈波状起伏的情况下，出水浊度基本在0.5NTU左右，当运行9h后，出水浊度＞1NTU；陶粒有良好的吸附、过滤以及微絮凝作用，即通过絮凝剂在滤料中就能将有机物和无机颗粒捕获，甚至能捕获2μm小的颗粒；出水中Fe的含量由1.04mg/L下降为0.1mg/L，即对水中Fe有很好的去除作用，且出水水质稳定；滤池的过滤速度可达到 10m/h。
为了与单层（石英砂）滤料的过滤效果比较，水厂采用单层石英砂滤料进行对比过滤试验，石英砂（0.7-1.2mm）厚0.7mm，承托层厚0.35m，原水进水浊度为5-10NTU，滤速为8m/h，结果发现滤池的出水浊度虽然达到国家标准，但出水浊度值多在1.5-2.5NTU之间，且没有絮凝发生，过滤运行7h后，即发生杂质穿透（出水浊度＞3NTU），因此，反冲洗周期相对较短。双层滤料的反冲洗周期至少是单层滤料滤池的2倍。
