生物砂濾水器（Biosand filter）

這麼多年過去了，我還是深深為這個美妙的設計吸引。一位在新竹任教的大學老師 Chingyi 幫忙翻譯了手冊的文件，我最近才弄成網頁貼文，放上來跟給大家分享。

生物砂濾水器改良自傳統的砂濾器，使用於社區水質淨化已有 200 年歷史。它的長寬各約為 30 公分，高度約 1 公尺，可用水泥或塑膠建造，內部構造如上圖。

其中各部分功能說明如下

擴散器 ( 擴散器是一片孔洞板，具有分散水流的功能。當原水倒入時，減少水流對生物層和過濾砂層的衝力，避免下面的生物層和過濾砂層被水流沖刷而破壞。
生物層 ( 過濾砂層最上層 2 公分在生物砂濾水器完工一段時日後
會自然因為微生物群聚而形成生物層因為微生物需要氧氣，因此只有過濾砂層表面會形成微生物聚落 )，生物層裡的微生物可以吃掉一些病原體，強化濾水器功能。
過濾砂層 (Filtration sand)：使用特選並經過處理的砂粒作為濾材，可去除水中的病原體和固態懸浮物。
分隔砂石層 (Separation gravel)：由較大顆粒砂石構成，其功能主要是支撐過濾砂層，避免砂粒掉落到下層及淨化水出口。
排放口砂石層 (Drainage gravel)：由更大顆粒砂石構成，其功能主要是支撐分隔砂石層，避免砂粒掉落流入淨化水排放管。
頂蓋 ( Lid)：與濾水器頂部密合的蓋子，可阻擋污染物及害蟲進入。
淨化水排放管 (Outlet tube)：淨化水排放管由底部向上延伸利用重力將過濾器底部的淨化水壓擠到上方排出。因為淨化水可以不連續排放，有需要時才取用，很適合一般家庭或社區永續使用。（排放管末端出口須高過生物層，使過濾器始終浸泡在水中。）
安全水儲存槽(Safe water storage)：安全水儲存槽須是一個有蓋子和水龍頭的桶子，以免淨化水再度被汙染。

生物砂濾水器可用於淨化各種原水（井水、坑洞水、池水、河水、自來水、雨水…），但不適合使用加氯的水（因為氯會殺死生物層中的微生物），也不適合用於被化學物質汙染的原水（因為生物砂濾水器無法去除化學汙染物）。當被汙染的水源倒入時，擴散器將水流分散，流入下方的層層砂石，流到最底部的淨化水經由排放管引到過濾器上方排出。每小時約可產出 12-18 公升的淨化水。生物砂濾水器淨化
水質的機制如下：

掠食（Predation）：生物層中的微生物會吃掉一些病原體。
攔阻（Trapping）：有一些病原體(和懸浮固體微粒)會卡在過濾砂之間。
吸附（Adsorption）：有一些病原體(和懸浮固體微粒)會被過濾砂吸附住。
自然凋亡（Natural death）：有一些病原體會因為缺乏食物、空氣或老化而死亡。

實驗室和田野實驗的結果顯示，生物砂濾水器對蠕蟲（蟲子）和原生動物（變形蟲、阿米巴原蟲…）的去除率最高可達 100%，還可去除多達 98.5% 的細菌和 70-99% 的病毒，也可以去除水中至多 95% 混濁度和鐵含量。但是，生物砂濾水器無法去除溶解於水中的化學汙染物，如鹽、砷等。若原水含砷，可在生物砂濾水器加入生鏽鐵釘改良以去除砷。

生物砂過濾器可作為一系列淨化水質過程中的一個步驟。雖然經過生物砂淨化後的水看起來可能很澄清、很乾淨，但其中還是可能還是含有一些細菌和病毒。我們可以採用加氯、陽光（曝曬）消毒或煮沸等方式進一步消毒，以確保飲用水的安全。