2014 清源项目商业计划书 清华大学清源（RISE）团队 http://www.rise-thu.org 2014/5/7
目录 一、 项目概述 .............................................................................. 1 1.1 创意来源 ................................................................ 1 1.2 关注问题 ................................................................ 2 1.2.1饮用水安全的重要性................................................... 2 1.2.2饮用水安全存在的主要问题............................................. 2 1.3 核心技术优势......................................................... 4 1.4社会使命................................................................ 11 1.4.1为农村居民解决实际问题.............................................. 11 1.4.2为大学生提供实践平台................................................ 11 1.5资金来源................................................................ 13 社会企业资助，基金会支持 ................................................. 13 1.6运营模式................................................................ 14 1.6.1价值定位 ........................................................... 14 1.6.2目标市场 ........................................................... 14 1.6.3销售模式 ........................................................... 14 1.6.4收入模式 ........................................................... 15 1.6.5成本结构 ........................................................... 15 1.6.6竞争对手 ........................................................... 15 1.7团队组成................................................................ 16 1.7.1清源团队组成构架.................................................... 16 1.7.2决策中心 ........................................................... 18 二、 技术及服务 .......................................................................... 24 2.1 生物慢滤池技术来源与重要性.............................................. 24 2.1.1 生物慢滤池技术来源 ................................................. 24 2.1.2 生物慢滤池技术的重要性 ............................................. 24
2.2 生物慢滤池（BSF）技术特点............................................... 25 2.2.1 生物慢滤池技术的适用性 ............................................. 25 2.2.2 生物慢滤池（BSF）结构 .............................................. 27 2.2.3生物慢滤池技术原理.................................................. 28 2.3 生物慢滤池建造步骤...................................................... 31 三、 社会企业模式 ....................................................................... 49 3.1 企业定位 ............................................................... 49 3.2 推广策略 ............................................................... 49 3.3 宣传模式 ............................................................... 49 3.3 财务管理 ............................................................... 51 3.3.1 资金来源........................................................... 51 3.3.2 财务制度........................................................... 51 3.4 财务数据 ............................................................... 54 3.5 发展战略 ............................................................... 56 3.5.1 总体战略........................................................... 56 3.5.2 分阶段战略......................................................... 56 四、 公益性 ............................................................................... 59 4.1 背景介绍：农村饮用水现状分析............................................ 59 4.1.1 南北方农村饮用水水质状况 ........................................... 59 4.1.2 东中西部地区农村饮用水水质状况 ..................................... 61 4.1.3 导致农村饮用水水质指标超标的原因 ................................... 62 4.1.4 我国饮用水安全问题 ................................................. 63 4.2 社会使命 ............................................................... 65 4.3 受益人群 ............................................................... 65 4.4公益理念................................................................ 66 4.5搭建公益平台：.......................................................... 70 五、 实践成果 ............................................................................ 72
5.1项目成长................................................................ 72 5.2校内推广................................................................ 74 5.3校外推广................................................................ 77 5.4宁夏实践................................................................ 83 5.4.1项目简介 ........................................................... 85 5.4.2项目背景 ........................................................... 86 5.4.3项目范围 ........................................................... 86 5.4.4初步调研 ........................................................... 87 5.4.5结果 ............................................................... 87 5.4.6调研建议 ........................................................... 93 5.4.7生物慢滤池推广...................................................... 94 5.4.8花费 ............................................................... 98 5.4.9建议 .............................................................. 100 5.4.10经验教训 ......................................................... 100 5.5山西实践............................................................... 108 5.5.1项目背景 .......................................................... 110 5.5.2调研工作 .......................................................... 114 5.5.3村庄详细介绍 ...................................................... 117 5.5.4非政府模式研究..................................................... 119 5.5.5外联工作 .......................................................... 120 5.5.6下一步计划 ........................................................ 121 5.5.7附表：山西地区调查问卷............................................. 123 5.6河北实践............................................................... 127 5.6.1项目背景 .......................................................... 127 5.6.2人员安排 .......................................................... 128 5.6.3采访安排 .......................................................... 128 5.6.4取样安排 .......................................................... 128 5.6.5预算安排 .......................................................... 128 5.6.6行程安排 .......................................................... 129 5.7甘肃实践............................................................... 132
六、 未来展望 .......................................................................... 133 6.1客观分析............................................................... 133 6.2未来展望............................................................... 134
一、 项目概述 1.1 创意来源 由于地理地质、环境污染和国家发展不平衡等原因导致我国很多农村的饮用水存在 很大的安全隐患。很多农村地区发生了氟中毒、砷中毒等地方性疾病。2007年 10月， 亚洲开发银行发布消息称，中国的水污染状况已经达到警戒线，水污染是中国最为紧迫 的环境问题，全国的供水系统经常会发生水污染事件。据调查，我国农村尚有3.2亿人 口饮水水质不合格。目前，我国农村饮用水源大多受到污染，饮用水微生物超标率高达 26%，集中式供水中有消毒设备的仅占29%，而分散式的供水基本上采用原水。
通过采样和分析，我们发现居民用水悬浮物、色度、有机物以及砷等多项指标没有 达到饮用水标准，水质状况令人担忧。为了更全面的了解水质状况、水污染的范围及当 地儿童饮水安全情况，清源团队需要进一步的开展调研。首先，结合已经获得的人脉资 源，制定符合当地的调研方案。其次，与乡政府环境卫生助理联系，取得他们的支持。
确定在调研的初始阶段有政府工作人员陪同，这样对调研的顺利进行非常有帮助。最后， 开展调研。调研对象包括不同年龄段的村民百姓、学生等。调研内容主要有当地的环境 变化情况（水、垃圾等），环境重视情形，环境保护意识，自我防范意识等。
图 1 爱护水资源 1
1.2 关注问题 1.2.1 饮用水安全的重要性 饮用水是指人们的饮水和生活用水，主要通过饮水和食物经口摄入体内，并可通过 洗漱、洗涤物品、沐浴等生活用水接触皮肤或呼吸摄入人体。饮用水与人体健康和生活 质量密切相关，其重要性不亚于食品。
水是生命之源，是地球上一切生物维持生命的必要条件之一。我国均水资源占有量 仅为世界人均占有量的1/4，因此属于水资源相对贫乏的国家。此外，由于我国水资源 地区分布不均衡，水体污染不断加剧，使得水资源状况更加严峻。
中国还处于发展阶段，很多农村地区还没有建立集中式供水系统，而水源状况堪忧。
饮用未处理或未经妥善处理的水会引起疾病。饮用水污染引起疾病分为两类，一类为病 原体污染，地面水和浅井水都极易受病原体污染而导致介水传染病的发生；另一类为化 学污染，世界历史上由水受工业有毒有害化学物质污染引起的公害病，如甲基汞引起的 水俣病和由镉引起的痛痛病等，都是深刻的教训。同时，一些地区由于地球化学特征形 成水中氟浓度太低致儿童龋齿，水氟浓度太高致人群患氟斑牙、氟骨症；水的碘浓度太 低或太高致甲状腺疾病（地甲病）；水砷浓度太高致皮肤癌。也给人们的生活带来极大 的困扰。
1.2.2 饮用水安全存在的主要问题 随着工业废水、城乡生活污水的排放量和农药、化肥用量的不断增加，许多饮用水 源受到污染，水中污染物含量严重超标。饮用水水质中感观和细菌学指标超标问题依然 严重，且越来越多的化学甚至毒理学指标超标。由于水质恶化，直接饮用地表水和浅层 地下水的城乡居民饮水质量和卫生状况难以保障。据调查，我国城市约1 亿人口饮用水 不能完全符合生活饮用水卫生标准，农村有3.2 亿人饮水不安全，农村约有1.9 亿人饮 用水有害物质含量超标，易导致疾病流行，有的地方还因此暴发伤寒、副伤寒以及霍乱 等重大传染病，个别地区癌症发病率居高不下。
由于大量生产和生活废弃物未经处理排入各种水体，加之公共卫生设施跟不上发展 的需要，农村大量人口饮用不安全卫生水。农村饮用水源大多受到污染，l983～l985 年 调查表明大肠菌群超标率达86%，全国约有7 亿人饮用这种超标水；1993 年在全国26 2
个省的180 个县全面展开的饮用水卫生监测网的监测结果可在一定程度上反映出我国农 村饮用水现状：微生物指标超标严重。饮用总大肠菌群超过3 个/L 水的人口数占总调查 人数的51.8%，部分省如贵州、海南、安徽、广西、湖北等省的超标率（指超过I 级水 5 标准）均已超过60%。饮用水细菌总数超过1×10 个/L（100 个/mL）的人口数占总调 查人数的39.1%；部分省，如甘肃、广西、湖北、海南、浙江等省的超标率也已超过60%。
分散式供水的超标情况更为严重，总大肠菌群和细菌总数的超标率分别达到69.22；和 54.9%。此次调查结果显示，我国仍有53%的人口使用分散式供水，集中式供水中未经 过任何处理的自来水也占到一半以上，由此造成了农村饮用水微生物指标的严重超标， 也就不可避免地造成了肠道传染病的流行。我国几次大的水致传染病的暴发也充分反映 出该问题的严重性。当前，微生物污染仍为农村饮用水污染的主要类型，加强饮用水消 毒工作是改善农村饮用水卫生状况的有效措施。
图 2 水污染 3
1.3 核心技术优势 为降低饮用不干净水的风险，以下几步做法是必要的。在这一过程中，每个步骤都 会不断的降低健康风险，因此需要完整的进行每一步操作来保证清洁饮用水的获得。
图 3 简单流程图 i. ii. iii. iv. v. 源头保护能够阻止污染物进入源头水中 沉淀能够去除较大粒径的颗粒物以及通常大于 50%的病原体 过滤能够去除粒径较小的颗粒物以及通常大于 90%的病原体 消毒能够去除、杀死病原体或使其失去致病性 适当的存放方法能够保证水的清洁 针对这一过程我们设计出了生物慢滤池。生物慢滤池是一项成本低廉且方法简单的 去除水中病原体、将水处理至饮用水标准的方法。
1. 什么是生物慢滤池？ 生物慢滤池是一种使用沙为原材料、成本低廉的过滤装置。它能够生产出洁净的饮 用水。生物慢滤池制造简易，可以用水泥或者塑料作为池体，向池体内填入碎石以及细 沙，细沙在上层碎石在下层。
生物慢滤池由五个部分组成，如下图左侧说明所示。三个主要的组成分别是过滤沙、 滤池的池体以及导水管。过滤沙净化水质，滤池的池体承载过滤沙层，导水管保证滤层 上方的水层的保持。
图中所示，当不洁净的水被倒入滤池时，微生物和大的颗粒物会被上层的沙截留， 形成生物膜。生物膜中形成大微生物捕食小微生物的环境，能够捕获细菌。
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图 4 生物慢滤池原理简图 2. 生物慢滤池如何工作？ 如果合理的建造生物慢滤池，它可以过滤去除颗粒物以及绝大部分细菌、病毒以及 寄生虫，从而获得高质量的饮用水。其中几项去除效率如下表所示。然而，尽管生物慢 滤池能够有效提高饮用水质量，在饮用水之前仍需要煮沸以保证安全。
细菌 病毒 原生动物 寄生虫 浊度 铁 砷 实验室 >96.5% 70 - 99% 99.9% 100% 100% 95%, N/A 93 - 100% <1NTU 85% 实地 87.9 - N/A N/A 90 - 95% 98.5% 95% 表 1 生物慢滤池去除效率 3. 建造步骤：
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如下图示，建造生物慢滤池有 5 个主要步骤。
表 2 生物慢滤池建造流程 图 5 建造工具 图 6 水质对比 最好找到能遮盖施工材料、工具的场所。
未使用的滤料（砂、石）要遮盖起来，以防 受潮、或雨淋湿、或被弄脏。建造滤池需要 用下列工具和材料来筛滤料。
从过滤器中流出的水不能超过某一特 定流速，否则过滤器会因为虑速太快而不能 正常工作。这个最大虑速是由过滤器宽度最 小的截面决定的 用测得的宽度代入下面的方程计算出 6 图 7 建造材料
最大流速 最大流速=宽度宽度0.0471 最大流速，L/h = 决定了过滤器该如何构造 宽度，cm = 决定了空间，以及最大流速 成品：
图 8 成品 4. 使用方法：
1) 至少每1-2天使用滤池一次，最好一天2-4 次。
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2) 使用较为干净的水作为过滤是否改成加 入滤池的水，建议不要经常更换原水。
3) 原水的浊度最好在50NTU以下，过高则 会导致过滤器堵塞和流速降低。
沉淀是一种降低原水浊度的常用方 法，即将水放置在一容器中两小时，使得 较大颗粒物沉淀下来即可。
4) 倒入水的时候需使用滤层保护器， 动作要慢，不可直接将水倒入沙中。
5) 使用小一点的容器用来储存过滤前 的水和过滤后的水，确保这些容器 使用前是干净的。
6) 将过滤后的水储存在一个干净安全的地方，要远离动物和小孩。
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7) 过滤后的水不要储存太久，滤后水最好在一天 以内使用或者重新倒入过滤器重新过滤。
8) 不可将过滤器管网末端端口封堵（如加一水龙 头后将水龙头关死），否则会导致滤池内水位 过高而使得表层生物膜缺氧而死。
9) 过滤后的水应该进行消毒以确保水质更好， 煮沸是一种简单易行的消毒方式。
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生物慢滤池建造指南：
图 9 生物慢滤池建造指南 10
1.4 社会使命 1.4.1 为农村居民解决实际问题 作为当代大学生，时代要求我们有用自己多学的知识，为国家的建设贡献自己的力 量。纵观历史，爱国主义历来是激励人民团结奋斗的一面旗帜，是振奋民族精神，增强 民族凝聚力，推动人类社会历史前进的精神动力。个人的前途和命运，总是同祖国民族 的兴衰荣辱戚戚相关的。作为当代大学生应该家事国事天下事，事事关心，了解中国国 情，关爱祖国的前途和命运，不负时代重托，肩负历史使命，把实现自己的人生价值同 祖国的需要结合起来，这是社会责任感的集中而又具体的体现。用远大理想，培养社会 责任感。理想信念是人生的精神支柱，是社会责任感的源泉和精神动力，社会责任感是 实现理想的条件。责任可以密切集体与个人的利益关系，增强个体的主人翁责任感，然 而个体对社会，个体对他人的责任离不开人的自我责任意识。个体对自我的责任意识， 是个体对社会、对他人有责任感的内在基础。
在中国的水污染状况已经达到警戒线，水污染是中国最为紧迫的环境问题。全国的 供水系统经常会发生水污染事件。据调查，我国农村尚有3.2 亿人口饮水水质不合格。
目前，我国农村饮用水源大多受到污染，饮用水微生物超标率高达26%，集中式供水中 有消毒设备的仅占29%，而分散式的供水基本上采用原水。清源的同学运用自己所学的 知识走进麻黄山，走进龙家营，切实的为农村居民解决问题。
1.4.2 为大学生提供实践平台 社会实践是大学生在改革开放中走向社会的一个很重要的锻炼环节, 也是教育与实 践相结合的具体体现。当今社会的竞争是人才素质的竞争, 随着人才被推向市场, 大学 生的自我优越感将逐渐消失, 发展方向更加扑朔迷离。
因此要适应时代的要求, 不仅要 具备丰富的专业知识和高超的业务水平, 更必须具备一定的综合素质。
大学生参加实践活动, 对德智体本身来说是课堂教育的延续。大学生积极参加社会 实践,是高校思想政治教育的一条重要渠道, 使他们按着现代社会的要求健康成长。当代 大学生要成为现代化建设的有用人才, 就不能闭门读书, 而必须敞开大门, 走向社会,积 极投身到改革的洪流中去。目前, 相当部分的青年在注重实现自我的同时, 往往忽视和 拒绝贡献社会, 从而削弱了社会责任意识, 在自我与社会之间横着一条不浅的鸿沟。社 11
会实践能萌生责任意识, 只有到实践中去, 才能迸发出炽热的社会责任感来, 才能为社 会做贡献。
社会实践是教育教学内容的重要组成部分, 是巩固所学知识、吸收新知识、发展智 能的重要途径, 它不受教学大纲的限制, 大学生可以在这个课堂里自由驰骋, 发挥自己 的才能, 开创自己的基业, 充分利用在校期间的以学习为主、学好和掌握科技知识的有 力条件, 在社会实践中磨炼自己, 真正锻炼和提高自己的实际工作和适应能力。很多高 校多年来一直坚持理论与实践、校内与校外、专业与非专业等多种形式的实践活动, 在 实践中注意学生各方面素质的提高和实践能力的培养, 培养了一大批多面手和全方位人 才, 充实了教学内容, 活跃了教学气氛, 拓宽了社会视野, 掌握了实践技能, 使大学生们 学到了书本上学不到的知识, 掌握了在学校中学不到的技术, 同时也缩短了理论与实践 脱离的距离。
环境系的同学们渴望有机会运用自己所学，实际帮助到需要帮助的人。从2012 年 到 1014 年，我们走遍河北青龙、山西龙家营、宁夏麻黄山、青海玉树囊谦县和四川都 江堰龙池镇五处展开调研和生物滤池试点，经过对当地水样以及当地群众的调查，最终 选在宁夏麻黄山进行第一步推广。学生们在调研实践的过程中收集样本，分析数据，建 立模型，在实践的平台上展示自我，收获良多。
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1.5 资金来源 社会企业资助，基金会支持 2012-2014 年社会企业资助，基金会支持明细 图 10 资金来源 我们积极联系相关环保企业，社会企业，以及无政府组织。有持续微软公司每年5 万元人民币的资金为清源项目的支持，中科院等技术研究所对我们的设备和监测方面的 技术支持。且创绿中心、友成基金会、宁夏扶贫与环境改造中心、盐池农村可持续发展 协会等单位达成了长期合作关系，为我们后期发展提供不竭动力。
1. 政府补贴 在赴外地的实践考察中，如宁夏麻黄山，山西龙家营等，政府部门会负责我们的住 宿，以及部分饮食。
2. 产品盈利 建模费用 滤池费用 滤料费用 运输费用 人工费用 税收费用 滤池单价 利润 36000 122800 21600 29200 4800 11878 180/个 62700 总金额 226278 表 3 产品价格构成 13
1.6 运营模式 清源团队是一个公益组织，为了 使我们的项目可以持续发展，我们构 建了初步的商业模式，实现了公益可 持续。
1.6.1 价值定位 清源有着自己清晰地价值定位， 我们的产品生物慢滤池是要解决中 图 11 收入模式 国农村居民的饮用水安全问题。根据市场调研，我们知道整个中国有上亿的农村人口还 在面临着饮用水安全问题的威胁，他们的健康时时刻刻受到污染水源的侵扰，而我们的 价值就是用自己的力量去改善这一现状。
1.6.2 目标市场 清源有着明确的目标市场，所有面临饮用水安全的农村用户都是我们的客户，中国 目前农村人口约占总人口的一半，其中44%的居民，约3.2 亿仍然无法喝到自来水而遭 受着健康威胁，这么庞大的市场决定着我们未来广阔的发展前景。
1.6.3 销售模式 我们有着独特的销售模式，除了被动的接受外界的求助外，我们主动去全国各地参 与调研实践，确定最适合我们项目开展的地区，并且通过我们的网站进行宣传。目前的 清源行动主要通过单方向联系当地政府，在政府补贴的前提下由政府出面向农村居民进 行项目推广。在此基础上，我们准备与相关环保企业进行合作，共同推进项目进展。此 外，我们又与全国各地大学的环保协会积极交流，在各地推广我们的项目，确保清源行 动的普及性。
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1.6.4 收入模式 目前生产出来的产品主要是在政府补贴大部分，农村用户提交小部分资金的前提下 进行的。我们现在正在向完全由农村居民支付的方向迈进，使我们的利润可以得到有效 地回馈。
1.6.5 成本结构 从产品的生产原料到最后的使用维修，我们已经有了明确的成本预算，并且目前还 在保证质量的前提下尽可能降低制造和运营成本。可以说，我们产品的售价正在一步步 降低，也被越来越多的农村居民所接收。
Labour Taxes Design 16% 2% 5% Transport ation 13% Aggregate 10% BSF Filter Body 54% 表 4 成本结构 1.6.6 竞争对手 该项目直接竞争对手并非很多，因为很多环保公司主要在做大规模的污水处理系统， 类似我们这种只针对单一农村用户的项目很少，而且我们的成本和售价也更容易被用户 15
接收，这保证了我们在长期内的有效运营。
1.7 团队组成 1.7.1 清源团队组成构架 清源团队目前有成员60 余人，队长两人，主管团队主要事物以及最终决策决定。
设立决策中心，由每个部门的leader 组成。决策中心下分五大部门，分别为Social research, technical research, finance, outreach, meida & communication。每个部门分别设有两位 leader，负责该部门管理，这五大部门主要负责整个清源团队的整体运营以及为每一个 项目组提供相关帮助。
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此外，针对不同项目清源团队分别设有不同的项目组，独立运行各自的项目。目前 清源团队共运行六个项目，分别为：BSF 宁夏项目组、BSF 山西项目组，BSF 甘肃项目 组，鱼菜共生项目组，生物沼气项目组，竹子自行车项目组。各项目组分别设有leader 两名，需要定期向管理中心汇报项目进展，各项目组如需要相关帮助可在leader 例会中 提出，再由五大部门负责管理。
针对协会日常运作，每两周举办一次决策中心会议，五大部门leader 和六个项目组 leader 至少一人到场，汇报项目进展情况以及未来打算。如果针对某问题需要进行决策， 则当场讨论，由参加会议的leader 投票表决。同时，五大部门和六大项目组需要每周进 行一次部门内部例会，在例会中各组成员需汇报本人在一周中做了什么，以及未来一周 的工作任务。每次会议结束后，相关leader 需提交会议报告至共享平台（asana），以便 决策中心进行监督。
此外，清源团队还有三位顾问，分别为我们提供运营、技术和资金方面的帮助，分 别为 刘建国：清华大学环境学院党委副书记，为清源提供运营帮助 杨宏伟：饮用水安全教研所所长，为清源提供技术帮助 查立：乾龙创投合伙基金的创始人，为清源提供资金帮助 清源团队各部门组织构架可由下图见到: 17 图 12 总体组织架构
下面详细介绍一下决策中心和五大部门的各自职责 1.7.2 决策中心 由两位协会会长、五大部门leader 和六大项目组leader 构成，主要决定协会的未来 发展方向以及各项目的未来开展情况。在每两周一次的leader meeting 中，各位leader 需要介绍各自部门和项目组的最新进展和未来打算，在会议中其他leader 可随时打断进 行质疑，要求回答。同时，针对各部门和项目组中存在的问题，所有leader 也要共同讨 论，寻找解决办法。
总之，决策中心是清源团队的灵魂，决定了清源团队的每一步战略决策，对清源团 队的未来发展起到了至关重要的作用。
图 13 决策中心 18
Social research（调研部）：
调研部主要负责学生调研，农村实地考察调查方案确定，滤池试运行及水质测定等 实验方案的确定，为滤池改进提供信息。
图 14 调研部 19
Technical research（技术部）：
技术部成员主要是环境学院的硕士生和博士生，少量本科生，由各个项目的技术人 员组成，主要负责产品改进和新项目开发。
图 15 技术部 20
Outreach （外联部）：
主要负责筹集资金，类似通过与投资机构和相关公司洽谈合作、通过举办商业演出 和商业比赛筹集款项等。
图 16 外联部 21
Finance（财务部）：
负责制定财务预算与资金管理以及报销事宜，需定期整合各个部门和项目组的资金 信息。
图 17 财务部 22
Media and communications（宣传交流部）：
负责对外宣传和对外交流，包括比赛申请筹备、校内校外讲座筹备、与相关合作伙 伴洽谈、大学团委等部门交流沟通。
图 18 宣传交流部 23
二、 技术及服务 2.1 生物慢滤池技术来源与重要性 2.1.1 生物慢滤池技术来源 1980 年初，加拿大卡尔加里大学的大卫.曼茨博士首次提出家庭使用的生物慢滤池 （Bio-sand Filter，以下简称BSF）的概念。生物慢滤池技术由慢速砂滤池改进而来，人 们使用慢速砂率池来净化饮用水已经有300 年的历史。
生物慢滤池1991 年首次进行了 建造与测试，并于1993 年获得专利。同年，生物慢滤池技术首次在尼加拉瓜推广，随 后生物慢滤池技术不断发展。2001 年，曼茨博士作为联合成立者建立全球公益组织 CAWST（ the Center For Affordable Water and Sanitation Technology）致力于生物慢滤池 技术的推广。
2.1.2 生物慢滤池技术的重要性 生物慢滤池技术广泛用于欠发达地区饮用水的处理，并取得非常好的效果。饮用未 处理的水可能引起多种疾病。虽然不同地区的水质有所不同，水处理的首要目的是将水 中的病原体降低到不会引起疾病的水平。同时，处理过程也可以使水的视觉味觉等感官 效果更好。处理饮用水是最有效防治水传播疾病的方法之一。
为降低饮用不干净水的风险，以下几步做法是必要的。以下列出了每一步骤的作用。
在这一过程中，每个步骤都会不断的降低健康风险，因此需要完整的进行每一步操作来 保证清洁饮用水的获得。
源头保护 沉淀 过滤 消毒 安全存放 图 19 生物慢滤池流程 • 源头保护能够阻止污染物进入源头水中 • 沉淀能够去除较大粒径的颗粒物以及通常大于50%的病原体 • 过滤能够去除粒径较小的颗粒物以及通常大于90%的病原体 24
• 消毒能够去除、杀死病原体或使其失去致病性 • 适当的存放方法能够保证水的清洁 BSF 技术在饮用水处理过程中作用属于过滤的一环，当不洁净的水被倒入滤池时， 微生物和大的颗粒物会被上层的沙截留，形成生物膜。生物膜中形成大微生物捕食小微 生物的环境，能够捕获细菌。
合理地建造与使用BSF，它可以过滤去除进水中的颗粒物以及绝大部分细菌、病毒 以及寄生虫，从而获得高质量的饮用水。
2.2 生物慢滤池（BSF）技术特点 2.2.1 生物慢滤池技术的适用性 生物慢滤池成本低廉、建造简单、去除率高，非常适合在农村等没有集中供水的欠 发达地区推广。生物慢滤池能高效地去除悬浮颗粒与有害微生物，适用于以河水、井水、 雨水等作为水源而没有净水处理设施，同时浊度、微生物污染为水源主要问题的地区。
由下表2.3 可以看出，生物慢滤池是一种性价比非常高的净水设备。生物慢滤池对一些 金属也具有去除作用，目前应用比较成功是铁与砷。需要说明的是，单一的生物慢滤池 技术目前还不能解决严重的有机物污染、重金属污染等问题。
细菌 病毒 原生动物 寄生虫 浊度 铁 砷 实验室 >96.5% 70 - 99% 99.9% 100% 100% 95%, N/A 93 - 100% <1NTU 85% 实地 87.9 - N/A N/A 90 - 95% 98.5% 95% 表 5 生物慢滤池去除效率 生物慢滤池按照大小可分为社区使用与家庭使用两类，家庭使用的生物慢滤池平均 流速可达30L/h，能够供一家4~5 口人日常饮水、做饭使用。农村等欠发达地区居民普 遍受教育程度与经济收入不高，生物慢滤池由于建造操作简单、成本低廉的特点非常适 合推广。
适用情况 平均净水流速 30 L/h 可以间断使用 可以在0 摄氏度以上的任何气候下使用 25
适用水体浊度小于<50 NTU 建造难度 去除效率 建造步骤简单 成本低廉，材料容易获取 使用维护简单 去除95%左右的细菌 去除90%以上的病毒 表 6 生物慢滤池技术特点 生物慢滤池之外，在欠发达地区推广的净水技术还包括粘土过滤器以及太阳能消毒 的方法。通过比较污染物去除率、流速、建造难度、地区适用性等指标，可以看出生物 慢滤池在水质改善、流速、建造使用难度方面突出的优势。
比较指标 生物慢滤池 粘土过滤器 太阳能消毒 细菌去除率 病毒去除率 寄生虫去除率 95% 95% 一些 一些 99.99% 99.99% 99.99% 80 - 95% 95% 无机污染物去除率 色度、浊度、嗅味的改善 流速L/h 一些 一些 是 不可去除 是 否 10 - 30,000 1 2 建造难度 中 高 低 使用者受教育程度 非热带地区适用性 气温零摄氏度以下地 区适用性 中 低 高 可以 不可 可以 可以 不可 不可 表 7 生物慢滤池技术比较 26
2.2.2 生物慢滤池（BSF）结构 图 20 生物慢滤池结构 生物慢滤池的结构分为物理结构与功能结构，如上图2.2。
物理结构即为生物慢滤池的组成部分，生物慢滤池的主体为滤池池体与池体内部的 滤料，包括沙与碎石；其他组成部分还包括盖子、滤层保护器、导水管。
生物慢滤池的功能结构由五个区域组成。上部的内部蓄水区与水头保持区的作用为 储存进水，同时为生物层提供湿润环境。下部的碎石区主要对滤砂区起支撑作用，防止 滤砂进入导水管。中间是生物慢滤池最重要的滤砂层，分为生物区与非生物去。
生物慢滤池滤料主要由碎石和细沙组成，碎石与细沙在经过粗细筛选与清洗后，需 要按照一定的高度比例进行安装。如下图：
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图 21 生物慢滤池滤料大小与结构 滤砂层，特别是上部过滤砂层是生物慢滤池最重要的一部分，颗粒物过滤与微生物 去除都主要发生在这一部分。
2.2.3 生物慢滤池技术原理 如上文描述，生物慢滤池在饮用水处理过程中主要起到过滤的作用，能够截留悬浮 颗粒以及病原体。生物慢滤池的过滤作用包括了生物过程与简单物理过程，如下表所示。
过滤过程 物理截留 捕食过程 吸收过程 死亡过程 说明 由于悬浮颗粒粒径大于上层滤砂，将被截留在滤砂层中； 生物膜细菌等微生物被其他微生物捕食的过程； 滤砂以及生物膜对一些污染物的吸附与吸收过程； 穿过生物膜的微生物在下部过滤砂层中由于氧气、食物的缺乏而死亡的过 程。
表 8 生物慢滤主要过滤过程 28
生物过程主要发生在微生物和大的颗粒物被上层滤砂截留形成的生物膜中。生物膜 的形成是生物慢滤池高过滤效率的重要保证。下面介绍生物膜形成原理。
表面未形 成生物膜的滤 砂 其他矿物 以及有机物附 着的颗粒 藻类、寄 生虫等生物 (1) (2) (3) (4) 图 22 生物膜形成过程 最初建造完成的生物慢滤池表层的滤砂还未形成生物膜，如图（1）。进水中含有 的矿物颗粒、有机物、微生物被截留在表层滤砂中，有充足的氧气与养料，微生物在滤 砂表面生长，逐渐形成生物膜，如图（2）~（4）。生物膜形成的滤砂层一般在滤砂表 29
层 10 厘米左右，下层滤砂由于缺乏氧气与养料（被截留在表层），不能形成生物膜， 下层滤砂通过物理截留，保证进水在滤池中停留时间使通过生物区的微生物在此过程中 死亡。
生物膜的形成通常需要30 天左右的时间，去除效率随生物膜的形成逐渐上升，过 程中有轻微波动。生物膜完全形成后，生物慢滤池去除效率可达95%以上，此后生物慢 滤池的维护工作会给生物膜带来扰动，造成去除率的轻微波动，但通常情况下，去除率 能够较快地恢复至稳定水平。
图 23 生物膜形成时间 30
2.3 生物慢滤池建造步骤 建造生物慢滤池有5 个主要步骤（进程）。建造滤池时请注意合理规划，工作时请 小心警慎（由其是接处到锋利部件和工具时）应避免受伤。
基本着装应保证戴手套，着长袖衣，穿长裤。
特殊装备：如有呼吸问题或对尘埃敏感，建议佩戴防尘口罩。
图 24 生物滤池建造步骤 1. 材料准备 施工前，请慎重选址：最好找到能遮盖施工材料、工具的场所。未使用的滤料（砂、 石）要遮盖起来，以防受潮、或雨淋湿、或被弄脏。建造滤池需要用下列工具和材料来 筛滤料。
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6 毫米孔径筛子 2 毫米孔径筛子 12毫米孔径筛子 木块（用来做筛子框架）
0.2毫米孔径筛子 手套 若干个大的盆或桶 用来洗砂子 卷尺 透明的塑料瓶（2）
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钻子 滤层保护器 （自制）
画线笔 图 25 工具 选择作滤料的砂石十分重要， 大多数碎石、砂是从石场暴破开采所得。它是很好 的滤料，因为它被有机物、病菌污染的可能性很小。采石场、采石坑是理想的取料场所。
如果当地有大型的施工、修路工地、砖厂，可考虑从这些场所购取一些砂、石作为滤料。
如果没发得到碎石、砂；可以其他途径找沙。最容易的办法就是去河里找。但是，河沙 可能混杂着有机物，细菌或污染物。河沙最好要高温消毒！沙滩上的沙不建议采用，因 为沙滩沙通常混有盐，污染物，用其做滤料，污染物会渗透到水中。
一般情况下，取两种滤料：沙—用来做过滤沙层；碎石—做底部碎石层。从这两种 料中可筛出三种我们所需的粒径，如上文介绍。实践表明，沙的用量大石的用量，建议 多买点沙。取砂时，一些要注意鉴别的特征：
好的特点包括：
碎石应当要粗糙，用手模应能感觉到棱角. 要能清楚地看见滤料颗粒，颗粒的大小应该有多种不同。
抓一把砂，当你用力一攥、沙子应能从你的指缝中漏出一些。
不好的特点包括：
砂不能付代有机物（如，腐树叶、树枝、草）。
最好不要在有频繁人类、动物活动的地方取沙，因为这些地方的砂、石极有可能被 微生物污染。
不要取淤泥、粘土。抓一把砂，当你用力一攥，沙子不能结块。
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2. 设计过滤器 设计过滤器主体 步骤 1: 测量过滤器的宽度以决定最大流速 从过滤器中流出的水不能超过某一特定流速，否则过滤器会因为虑速太快而不能正 常工作。这个最大虑速是由过滤器宽度最小的截面决定的。
测量过滤器最小 截面的宽度(cm) 图 26 测量过滤器底部截面宽度 步骤 2: 用测得的宽度代入下面的方程计算出最大流速 最大流速=宽度宽度0.0471 最大流速，L/h = 决定了过滤器该如何构造 宽度，cm = 决定了空间，以及最大流速 提示: 等式成立的条件是横向速率不得低于600 L/hr/m2. 步骤 2: 替代方法: 使用下面的表格查找相应的过滤器宽度和适宜的最大流速 34
宽度(cm) 最大流速(L/h) 4.7 宽度(cm) 最大流速(L/h) 95.4 10 15 20 25 30 35 40 45 50 60 70 80 90 100 10.6 117.8 18.8 169.6 29.4 230.8 42.4 301.4 57.7 381.5 75.4 471.0 图 27 生物慢滤池流速与宽度关系 步骤 3: 记下数值!! (它之后会被用来测试过滤器: 见步骤 E) 设计砂滤层的高度 容器中各层的高度如下所示. 总共有4 个沙层和碎石层需要筛选过后的沙子和碎石 使滤层均匀。如图所示，只有下部过滤沙层是可调整的，但是这个滤层的高度很容易决 定。
图 28 生物慢滤池各滤层高度 步骤 1. 从内部测量容器的高度 35
步骤 2. 减去容器高度的35cm 确定下层砂滤层高度 砂滤层高度 = 容器高度 - 35cm 例如果容器的高度是 73 cm, 沙滤层的高度就是 73 – 35 = 38 cm 提示: 砂滤层的最小高度为25 cm, 所以容器的总高至少为 60 cm. 步骤 3.记下各砂滤层的高度 6 - 12 mm (½”) 底部碎石层: 1 - 6 mm (¼”) 分离碎石层: 下部过滤沙层: 7 cm 3 cm (补充) 5 cm 上部过滤沙层: 死水区: 5 cm 进口贮水层: 15 cm 这些数值决定需要多少沙子填入过滤器中。在之后的步骤E-安装过程中将会被用到。
3. 建造砂滤池 建造砂滤器主体 (包括立管) 工具：软尺、钻子 材料：塑料容器 (1)；PVC 管 (1 m)；PVC 连接管 (1)；橡胶垫片 (2)；生料带（特 氟龙带）
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将立管安装在过滤器主体的步骤: 1. 在底层之上 1-3cm 处转孔以连接 立管和过滤器主体。
2. 确定连接管的 清洁并将 PVC 连接管 插入过滤器主体，确保 密封，使得连接管另一 头朝上。
3. 从内部将胶水 涂在连接管和过滤器 主 体 连 接 处 以 及 1mPVC立管的接口处。
再将 PVC 立管插入连 接管。
4. 堵住立管的连 接管处那一端，从顶部 注入清水，以检测立管 的密封性。注意不要切 割立管。
图 29 立管安装步骤 滤层保护器 滤层保护器用于保护部沙层在污水被倒入时不受破坏，是非常重要的工具。
滤层保护器上可以打孔用以分流倒入的水流。
用一种可漂浮物.尽量使其和容器的截面相配（差不多大）
滤层保护器的质量决定了你将水倒入生物漫滤池的速度。
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图 30 滤层保护器 建造盖板 盖板可以同时保护生物漫滤池和周围的人。通常垃圾桶上是包含盖板的。如果没有， 你也可以很容易得用触手可得得材料做, 只要有以下要求: 需要完全盖上生物漫滤池. 盖板盖上之后不能很容易得就碰掉。
可以很容易的开启和关闭 图 31 生物慢滤池盖子 4. 准备滤料 准备滤料共分三步。第一步，把沙石分为4 种均匀层。第二步，洗去灰尘和泥土。
第三步，如果碎石未被使用过，需要通过加热去除污染物。
第一步：分离出所需的沙、石层 38
工具：2 毫米筛网；6 毫米筛网；2 毫米筛网；0.2 毫米筛网；铲子；手推车（如果 能找到）
材料：碎石；沙子 筛选方法 干筛：
湿筛：
湿筛时将筛网浸入水盆中，如果沙 子是湿的，湿筛效果更好。
干筛时需要为筛网制作一个框架，即在其 四周订上木条 。
必须依次使用12，6，2，0.7 毫米的筛网分别筛选沙子和石子，以选出4 种不同的 均匀层。这对于保证各层之间不相互混杂十分重要。
1、用6 毫米的筛网再次筛选，保留筛网中的碎石作为—底部碎石层。
2、将上步中筛出部分用2 毫米的筛网继续筛选，并将筛网中的碎石作为—分离碎 石层。
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3、用0.2 毫米的筛网继续筛选，并将筛网中部分作为—下部过滤沙层。
4、清洗上步中筛出部分，并作为—上部过滤沙层。
注意：在筛选沙石过程中，要保持沙石堆整洁且分离，避免相互掺杂。
第二步：清洗沙石 有必要对沙石进行清洗，以去除阻碍水流通的泥土。未清洗的沙石会导致水流速度 减慢，甚至没有水流。建议在清洗时佩戴手套以保护双手。
清洗碎石（底部碎石层和分离碎石层）
工具：大盆 手套 1-6 毫米分离碎石层 水 材料：6-12 毫米底部碎石层 清洗碎石步骤（建议) 1、将2-3 升的底部碎石层（6mm-12mm）放入大盆中，加入两倍的水。
2、用手翻洗碎石，直到水变得很黑。
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3、快速倒掉脏水 4、重复上述步骤，直到在翻洗时水保持干净。
5、用同样的方法清洗余下的底部碎石层。
6、对分离碎石层重复1-5 步，直至水保持干净 7、将碎石放在混凝土地面上晒干。
8、盖上碎石，保持干净。也可以放入编织袋中，以备加热及使用。
清洗过滤沙 41
工具：干净的塑料水瓶；大的容器（如桶、盆）
材料：2 厘米下层过滤沙；0.2厘米上层过滤沙；水 确定清洗次数 清洗沙子和清洗砾石的过程是一样的，但是不需要清洗的太干净，达到如下所示中 间那幅图的标准即可。
未洗净 标准 洗过了 清洗下部过滤沙层的步骤 (0.2 – 2 mm) 一旦确定了洗沙次数，就可以将较多的沙子放入大桶中重复上述的步骤。
1、用清洗碎石的方法清洗余下的沙子。清洗的次数即为用塑料水瓶确定的次数。
2、将滤沙层的沙子放在防水布或混凝土表面上，并置于太阳下晒干，这样可以给 沙子消毒。
3、沙子晒干后将其盖好，或放入袋子，容器中，以备后用。
上部过滤沙层滤料（< 0.2 mm沙子）的准备步骤 上部过滤砂层所有的沙子是滤料中最细的，清洗上部过滤沙层细沙的方法步骤与清 42
洗下部过滤沙层沙子的方法步骤相同，不同的是上部过滤沙层的细沙清洗程度应该较低， 清洗次数少于下部过滤沙层的沙，一般清洗一到两次即可。
流量检测 滤料中的沙子可能被过度清洗或者清洗程度不足，而沙子清洗程度是否合适只能在 慢滤池修建完毕之后通过流量监测得到。
沙子过度清洗：这可能会造成流量超过最大流量限值，此时生物滤池不属于慢滤池， 过滤层不能发挥过滤的作用，建造的滤池也就不能发挥净水的功能。在这种情况下，沙 子的清洗程度应该降低一些。
沙子清洗不足：生物慢滤池能够正常工作，发挥净水功能，但是会使流量减小，可 能造成产出的水不能满足使用需求量。当沙子清洗不足，滤池发生阻塞的可能性更大， 也需要更频繁的维护工作。总之，沙子清洗不足不会影响慢滤池净水，是否需要进行调 整由产水量能否满足每...