水凈化加強(qiáng)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種水凈化系統(tǒng)，包括過(guò)濾介質(zhì)，所述過(guò)濾介質(zhì)的相對(duì)大小被設(shè)為允許水中的第一污染物飽和第一介質(zhì)，且具有一個(gè)在附有第二污染物的第二介質(zhì)飽和之前的延遲。
【專(zhuān)利說(shuō)明】水凈化加強(qiáng)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低成本飲用水凈化系統(tǒng)和一種當(dāng)飲用水不再適于飲用時(shí)向使用者報(bào)警的感應(yīng)器。這種低成本水凈化系統(tǒng)具有能使有益物質(zhì)或有益分子被加入水中的附加功能。
【背景技術(shù)】
[0002]水凈化系統(tǒng)可包括多種不同的利用各種裝置去除水中雜質(zhì)的組件?，F(xiàn)有水凈化系統(tǒng)中一種通常被稱(chēng)為終端(point-of-useXPOU)水凈化系統(tǒng)。這樣的終端水凈化系統(tǒng)是由去除相對(duì)少量的水中雜質(zhì)的組件構(gòu)成的，例如面向室內(nèi)的系統(tǒng)或臺(tái)式系統(tǒng)，與像市政水處理設(shè)備這樣的大型中心設(shè)備相對(duì)。
[0003]終端凈水機(jī)系統(tǒng)一般是面向高端市場(chǎng)的，例如，能接受高價(jià)錢(qián)的終端凈水機(jī)系統(tǒng)的市場(chǎng)。由于缺少低成本情況下的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)，終端凈水機(jī)系統(tǒng)還沒(méi)有有效的打入廣闊的低端市場(chǎng)。
[0004]典型的終端凈水機(jī)系統(tǒng)具有用于去除沉積物的預(yù)過(guò)濾器，然后是能去除病原體和有時(shí)是無(wú)機(jī)材料的裝置。包含像過(guò)濾材料這樣易損件的終端凈水機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)最重要方面是“終點(diǎn)”檢測(cè)系統(tǒng)(‘end-point’ detection system),所述終點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)能在所述過(guò)濾材料到了更換時(shí)間時(shí)向使用者或服務(wù)人員發(fā)出警告或提示。絕大多數(shù)的終端凈水機(jī)系統(tǒng)是使用基于時(shí)間的系統(tǒng)，即經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，用亮燈信號(hào)(或其他方式的指示裝置)告知是時(shí)間更換過(guò)濾器了。這種相對(duì)低成本的傳感器是不夠好的。如果所述水凈化系統(tǒng)在不同環(huán)境條件下使用，為了避免被污染而更換過(guò)濾介質(zhì)所需的時(shí)間間隔長(zhǎng)度會(huì)有很大的變化，因此個(gè)體有可能接觸到受污染的水。
[0005]測(cè)定水中成分(和安全性)的主要方法是定期取水樣，然后將這些水樣送到實(shí)驗(yàn)室，在實(shí)驗(yàn)室有相對(duì)大型的設(shè)備用來(lái)分析水中的成分。所提供的信息反饋給使用者或服務(wù)人員，告知水中的成分。另外，還有測(cè)試像氯這樣的特別污染物的現(xiàn)場(chǎng)試劑盒(field-kits)?？偟膩?lái)講，這些標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試方法中沒(méi)有哪一種是通用的或能適用到終端凈水系統(tǒng)上的。同樣地，也沒(méi)有哪一種測(cè)試方法是普通消費(fèi)者可以使用的。
[0006]現(xiàn)有的終端水凈化系統(tǒng)不向水中添加有益成分。發(fā)現(xiàn)用于糖果糕點(diǎn)業(yè)或餐飲業(yè)的典型系統(tǒng)會(huì)將分子或化合物加入水中。例如，冷飲店將調(diào)味分子和化合物通過(guò)簡(jiǎn)單地混合液體流加入到蘇打水中，而不加入對(duì)消費(fèi)者健康有益的成分。
[0007]現(xiàn)需要一種用于凈化水和/或向水中添加有益成分的改進(jìn)的系統(tǒng)。本發(fā)明試圖滿(mǎn)足這一需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]一方面，本發(fā)明提供了一種水凈化系統(tǒng)，所述水凈化系統(tǒng)包括至少兩種過(guò)濾介質(zhì)，所述兩種過(guò)濾介質(zhì)的相對(duì)大小被設(shè)為允許水中的第一污染物飽和第一介質(zhì)，且具有一個(gè)在附有第二污染物的第二介質(zhì)飽和之前的延遲。另一方面提供一種凈化水的方法，所述方法包括:使水通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少兩種過(guò)濾介質(zhì)，所述兩種過(guò)濾介質(zhì)的相對(duì)大小被設(shè)為允許水中的第一污染物飽和第一介質(zhì)，且具有一個(gè)在附有第二污染物的第二介質(zhì)飽和之前的延遲。
[0009]本系統(tǒng)的一個(gè)重要方面是在該系統(tǒng)的使用者接觸到病原體或其他危險(xiǎn)物質(zhì)之前，將該系統(tǒng)的使用者作為終點(diǎn)檢測(cè)器。該系統(tǒng)的這一方面達(dá)到了使水凈化成本降低，凈化水更安全的目標(biāo)。本創(chuàng)新性系統(tǒng)通過(guò)使用者的視覺(jué)和嗅覺(jué)將使用者作為檢測(cè)器。當(dāng)水過(guò)濾材料已經(jīng)到達(dá)或?qū)⒁竭_(dá)壽命終點(diǎn)時(shí)，水凈化系統(tǒng)中的裝置就釋放出顏色物質(zhì)。另外，所述系統(tǒng)還具有向水中釋放不同味道的能力，用以提醒使用者過(guò)濾材料已經(jīng)達(dá)到壽命終點(diǎn)。再有就是，由于需要以低成本的方式引入這些檢測(cè)裝置，那么同樣的裝置也可用來(lái)將所需的分子或化合物加入凈化水中，因此可產(chǎn)生健康飲料和/或治療性飲品。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的示意圖，顯示低成本砷凈化系統(tǒng)；
[0011]圖2描述了除味介質(zhì)先釋放，水將會(huì)具有不良的霉味或泥土味，一段時(shí)間后，所述水才開(kāi)始被砷污染。
[0012]圖3描述了定時(shí)釋放膠囊以恒定的速率釋放味道物質(zhì)，下游介質(zhì)吸收所述味道物質(zhì)，并且在合適的時(shí)間飽和所述介質(zhì)。
[0013]圖4顯示了位于本實(shí)施例凈化系統(tǒng)端部的定時(shí)釋放膠囊被設(shè)計(jì)成突然釋放(abrupt-release)的形式；
[0014]圖5顯示定時(shí)釋放膠囊被設(shè)計(jì)成隨著時(shí)間釋放均勻劑量的氣味；
[0015]圖6顯示定時(shí)釋放膠囊被設(shè)計(jì)為外殼以一速率溶解，以使得當(dāng)砷介質(zhì)快要飽和時(shí)氣味盡可能地突然釋放；和
[0016]圖7和圖8顯示了組合AC/GF0過(guò)濾材料在其壽命期間從查帕拉湖水(Chapalawater)中除砷的結(jié)果。
[0017]圖9是本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中定時(shí)釋放介質(zhì)位于過(guò)濾介質(zhì)之前。
[0018]圖10是本發(fā)明的第三實(shí)施例，其中定時(shí)釋放介質(zhì)位于過(guò)濾介質(zhì)之后。
[0019]圖11是本發(fā)明的第四實(shí)施例，其中定時(shí)釋放介質(zhì)將過(guò)濾介質(zhì)夾在中間。
【具體實(shí)施方式】
[0020]參照附圖，圖1是本發(fā)明低成本砷凈化系統(tǒng)第一實(shí)施例的示意圖。系統(tǒng)2包括用于盛放所要凈化水的儲(chǔ)水器4，該儲(chǔ)水器通過(guò)閥8連接到過(guò)濾器區(qū)域10，過(guò)濾器區(qū)域8具有一系列的修復(fù)介質(zhì)(remediation medias) 12, 14, 16。水經(jīng)過(guò)所述過(guò)濾區(qū)域10,流經(jīng)閥20由噴嘴18排入接收容器22。
[0021]設(shè)計(jì)預(yù)過(guò)濾器12是為了清除水中大的顆粒和沉淀。緊接所述預(yù)過(guò)濾器12設(shè)置有一系列的過(guò)濾介質(zhì)，所述過(guò)濾介質(zhì)被設(shè)計(jì)為能從水中去除特定的原子、分子或化合物，和/或被用來(lái)在所述附有污染物的介質(zhì)飽和以及所述介質(zhì)喪失凈化水的功能時(shí)(例如，本發(fā)明顯示水將很快不安全時(shí))將顏色或味道引入水中。特別在圖1所示的實(shí)施例中，緊接所述預(yù)過(guò)濾材料12設(shè)置的是除味介質(zhì)14和除砷介質(zhì)16。
[0022]也可使用類(lèi)似裝置將其他有益化合物加入水中。有益化合物可為,例如:維生素、氨基酸、礦物質(zhì)和/或中草藥提取物。一些實(shí)例包括維生素A、維生素C、維生素D、維生素E、維生素K、維生素B6、維生素B12、硫胺素(thiamin)、核黃素、煙酸(niacin)、葉酸(folicacid)、生物素、泛酸(pantothenic acid)、韓、鐵、磷、碘、鎂、鋅、硒、銅、猛、鉻、鉬、鉀、硼、鎳、娃、錫、鑰;、黃體素和番爺紅素(Iycopene )。
[0023]本發(fā)明的所述系統(tǒng)主要用于處理經(jīng)氯消過(guò)毒的水。如上面所指出，其中一種修復(fù)介質(zhì)(remediation medias) 14是用于去除不良味道,并且另一種介質(zhì)16可被選擇用來(lái)除砷。
[0024]不同地理區(qū)域的水可能有不同的問(wèn)題，因此，需要對(duì)介質(zhì)的類(lèi)型、數(shù)量或其比率進(jìn)行調(diào)整以完全去除污染物。所述過(guò)濾系統(tǒng)為每一種介質(zhì)設(shè)計(jì)了合適的空床接觸時(shí)間(EBCT)，以使目標(biāo)污染物能被清除干凈。典型的空床接觸時(shí)間范圍為I到10分鐘，這些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則通過(guò)過(guò)濾介質(zhì)的體積來(lái)確定水的流速。
[0025]所述凈化系統(tǒng)可能在上述修復(fù)介質(zhì)之后包括另外的過(guò)濾段(未示出)。例如，去除介質(zhì)粉末(例如纖維纏繞介質(zhì))的過(guò)濾和/或去除微生物污染的過(guò)濾可能在所述修復(fù)介質(zhì)階段后施行。引起水味道問(wèn)題的一般原因是藻類(lèi)的代謝物，例如像土腥素(geosmin)或2-甲基異茨醇(MIB) (2methylisoborneol),其會(huì)在水中產(chǎn)生霉味或泥土味。例如，可參見(jiàn)由Bottani和Tascon主編的《Adsorption by Carbon》第26章。雖然本系統(tǒng)介質(zhì)的順序并不是關(guān)鍵，但在圖1所示的實(shí)施例中，除味介質(zhì)14緊接著位于預(yù)過(guò)濾介質(zhì)12之后，除砷介質(zhì)16之前。
[0026]在其他的實(shí)施例中，所述介質(zhì)可以是混合的、間隔的或堆疊的。另外，雖然有其他的潛在介質(zhì)能同時(shí)實(shí)現(xiàn)上述兩個(gè)任務(wù)，但是通常選擇活性炭作為除味介質(zhì)14，選擇顆粒狀氫氧化鐵、活性氧化鋁、顆粒狀氧化鐵、鈦氧化物、氧化鋯、其他金屬氧化物或金屬氧化物混合物中的一種或多種作為除砷介質(zhì)16。
[0027]本發(fā)明所述系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本很低有兩個(gè)基本的原因。第一，所述系統(tǒng)是針對(duì)水的兩個(gè)基本問(wèn)題，即有毒砷的濃度和不良味道。第二，終點(diǎn)檢測(cè)的方法是基于時(shí)間的檢測(cè)，更重要的，或是基于味道的檢測(cè)。通過(guò)確定除味介質(zhì)和除砷介質(zhì)的大小以使除味介質(zhì)在除砷介質(zhì)之前飽和，本發(fā)明的系統(tǒng)能利用使用者的味覺(jué)作為終點(diǎn)檢測(cè)裝置。當(dāng)如前所述確定這些介質(zhì)的體積時(shí)，除味介質(zhì)先釋放，水將會(huì)具有不良的霉味或泥土味，一段時(shí)間后，所述水才開(kāi)始被砷污染。
[0028]圖2中的圖表為效果意圖。確定介質(zhì)體積以達(dá)到此功能效果，其中使用者是感應(yīng)器，因?yàn)槭褂谜呤歉杏X(jué)到水中的泥土味或霉味時(shí)才意識(shí)到要更換介質(zhì)，下面介紹實(shí)現(xiàn)該功能的一系列步驟。
[0029]首先，檢測(cè)本地的水來(lái)確定水中味道釋放化合物(例如土腥素或MIB)的濃度和砷濃度。其次，測(cè)試除味介質(zhì)和除砷介質(zhì)以確定一定體積的介質(zhì)被土腥素和/或MIB飽和需要多長(zhǎng)時(shí)間。一旦完成第二步，選擇系統(tǒng)中介質(zhì)的體積以達(dá)到圖2所示的效果。
[0030]例如,利用用于味道增強(qiáng)(taste improvement)的活性炭和用于除砷的顆粒狀氧化鐵(GF0)，可以構(gòu)建一種兩組分POU過(guò)濾介質(zhì)。通過(guò)正確地設(shè)置介質(zhì)的大小，味道增強(qiáng)可具有早期報(bào)警系統(tǒng)的功能，提醒使用者到了更換過(guò)濾介質(zhì)的時(shí)候。相關(guān)參數(shù)是所述介質(zhì)對(duì)目標(biāo)污染物的吸附能力，通常以每克介質(zhì)吸附多少毫克的污染物來(lái)計(jì)量。活性炭對(duì)MIB的吸附能力為I~3毫克/克(mg/g)，取決于活性炭的結(jié)構(gòu)(含碳源材料，孔徑分布和表面積)和水中的化學(xué)成分。(例如，參見(jiàn)由Bottani和Tascon主編的《Adsorption by Carbon》第26章，第683頁(yè)(2008))。類(lèi)似地，GFO對(duì)砷(V)的吸附能力為0.5~I毫克/克(mg/g)，取決于水中的化學(xué)成分。(參見(jiàn)《Adsorption Treatment Technologies for Arsenic Removal))第 6 章，AffffA 出版，(2005))。
[0031]可以從卡爾網(wǎng)碳素公司(CalgonCarbon Corporation)(http://www.calgoncarbon.com/soIutions/?view=ChalIengeProducts&Industry=IO&AppIication=7&Challenge=7)獲得適合的活性炭獲得相類(lèi)似地，類(lèi)似地，可以從Severnt TrentCorporation (http://Severntrentservices.com/ffater_ffastewater_Treatment/Arsenic_Removal_prod_52.aspx)獲得 GFO0
[0032]例如，假設(shè)注入水中MIB和砷(V)的濃度均為0.05mg/L,并且進(jìn)一步假設(shè)其各自去除介質(zhì)對(duì)污染物的吸附能力均為lmg/L。GFO和AC (活性炭)對(duì)其他污染物均沒(méi)有明顯的吸附能力。因此，要使MIB在砷透過(guò)GFO之前透過(guò)活性炭，這需要GFO與活性炭的比值大于I。合適的比值可為GFO的質(zhì)量:活性炭的質(zhì)量=2:1。這樣的比值將使不良?xì)馕对谑褂谜呓佑|到高濃度的砷之前就通知使用者更換過(guò)濾材料。當(dāng)然，應(yīng)根據(jù)預(yù)測(cè)的水流量和過(guò)濾材料的使用壽命，正確地設(shè)置所有介質(zhì)的質(zhì)量(或相應(yīng)過(guò)濾材料的體積)。如果土腥素或MIB的濃度不夠高，以致飽和不夠突然，或水中不含有另一種味道傳遞化合物，那上述方法就不能用于終點(diǎn)檢測(cè)感應(yīng)器。
[0033]如果有一種以恒定速率釋放味道的化合物被加入到所述的POU系統(tǒng)外，這一發(fā)明與圖1所示的設(shè)計(jì)相似，其中土腥素或MIB的除味介質(zhì)被一種能去除特意引入的味道化合物的介質(zhì)所代替?？蛇x擇地，所述的味道物質(zhì)或味道化合物可以利用定時(shí)釋放膠囊的形式被加入到POU系統(tǒng)中。
[0034]圖3顯示了一種與圖1所示的系統(tǒng)相似的系統(tǒng)，除了區(qū)域24位于含有膠囊的除味介質(zhì)14的下游，所述膠囊加入了以恒定速率釋放味道的物質(zhì)。這些定時(shí)釋放膠囊能以一個(gè)恒定的速率釋放味道物質(zhì)，所述味道物質(zhì)被下游的介質(zhì)吸收從而使所述介質(zhì)在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間飽和(參見(jiàn)圖3)，或者所述膠囊被設(shè)計(jì)成突發(fā)釋放形式26，在這種情況下，所述膠囊位于所述凈化系統(tǒng)的末端，作為最后的一段(見(jiàn)圖4)。在前一種情況下(持續(xù)的)，定時(shí)釋放膠囊(見(jiàn)圖5)被設(shè)計(jì)為隨時(shí)間釋放均勻劑量的氣味。圖6所示的膠囊被設(shè)計(jì)為其外殼以某一速率溶解，以使得氣味在砷介質(zhì)快要飽和時(shí)盡可能突然地釋放。
[0035]在本發(fā)明的水凈化系統(tǒng)中使用的創(chuàng)新性的定時(shí)釋放膠囊除了用來(lái)釋放味道也可以用來(lái)釋放顏色，或僅釋放顏色，或僅釋放味道。例如，以上描述的兩種用于氣味釋放的方法均可用于顏色釋放。在第一種情況下，恒定速率釋放的定時(shí)膠囊可被用于釋放顏色，所述顏色被過(guò)濾系統(tǒng)中的一種介質(zhì)吸收，并且使顏色化合物在介質(zhì)中達(dá)到飽和的狀態(tài)僅發(fā)生在凈化介質(zhì)被需要去除的不良原子、分子或化合物飽和之前。因此，當(dāng)需要更換凈化介質(zhì)時(shí)，水會(huì)改變顏色。該系統(tǒng)中也設(shè)置了一段時(shí)間的延遲，使得即使水改變了顏色，在一定的延遲時(shí)間段內(nèi)水仍然是安全的。所述的延遲是根據(jù)所述定時(shí)釋放膠囊所釋放的顏色化合物濃度的飽和速率和應(yīng)被去除的不良原子、分子或化合物的飽和情況來(lái)確定的。
[0036]突然定時(shí)釋放膠囊(abrupt-time-release time capsule)也可用于向水中釋放顏色來(lái)提示更換凈化介質(zhì)。在本實(shí)施例中，所述定時(shí)釋放膠囊的外殼以一定的速率溶解，以使顏色僅在所需從水中去除的原子、分子、或化合物在所述凈化介質(zhì)飽和前突然釋放。[0037]本發(fā)明所描述的定時(shí)釋放膠囊也可用來(lái)向水中添加所需的原子、分子或化合物。前面所描述的以恒定速率釋放的定時(shí)膠囊可用于這種有益的添加。所述膠囊位于介質(zhì)中，或單獨(dú)的設(shè)置在所述水凈化系統(tǒng)的最后一段(以使其他介質(zhì)不會(huì)去除所需要的有益原子、分子或化合物)。這些膠囊可釋放氣味，以及像維生素這樣的治療性物質(zhì)。
[0038]本發(fā)明的一個(gè)關(guān)鍵方面是對(duì)當(dāng)?shù)氐乃闆r進(jìn)行仔細(xì)的評(píng)估，從而為最優(yōu)除砷且具有足夠長(zhǎng)壽命的POU選擇最合適、最低成本的介質(zhì)，以產(chǎn)生適于家庭用量的飲用水。例如，在某個(gè)特別的地方，為了選用最合適的除砷介質(zhì)，需要重點(diǎn)考慮的測(cè)試指標(biāo)是氯含量、砷的化合價(jià)和PH值。同樣地，需要根據(jù)水的特性以及所需的介質(zhì)壽命和過(guò)濾水的質(zhì)量來(lái)調(diào)整過(guò)濾系統(tǒng)中介質(zhì)的比率。中和氯需要活性炭(AC)，而除砷需要金屬氧化物介質(zhì)(例如GF0)。在上述實(shí)例中，選擇GFO介質(zhì)的原因是在當(dāng)?shù)厮哂懈逷H值的情況下，相比于其他金屬氧化物介質(zhì)(例如活性氧化招)，GFO介質(zhì)具有優(yōu)良的除砷(As (V))特性。(參見(jiàn)《AdsorptionTreatment Technologies for Arsenic Removal》第 6 章，AffffA 出版，(2005))。
[0039]為了盡可能地減少管道的連接以及降低組件的安裝成本，所述介質(zhì)被拼合在一個(gè)單獨(dú)的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)濾材料盒中。在當(dāng)?shù)厮那闆r下，估計(jì)550克(1.1干升(dry liters))的GFO對(duì)于過(guò)濾介質(zhì)設(shè)計(jì)使用壽命為7，000升具有足夠的除砷能力。在POU裝置中，總的過(guò)濾介質(zhì)的體積可固定為標(biāo)準(zhǔn)的130cc濾芯的體積。經(jīng)測(cè)定，對(duì)于本實(shí)施例的情況，所述濾芯包括1.1L的GFO和1.1L的AC，介質(zhì)體積介質(zhì)比率為1:1時(shí)工作效果最好。
[0040]根據(jù)上述方法，一旦評(píng)估了當(dāng)?shù)厮奶匦裕瑹o(wú)需過(guò)度實(shí)驗(yàn)就可調(diào)整介質(zhì)的比率。所述介質(zhì)形成兩個(gè)不同的層，并且水先流過(guò)AC，再流過(guò)GF0。圖7和圖8顯示了組合的AC/GFO過(guò)濾介質(zhì)在使用壽命時(shí)間內(nèi)對(duì)查帕拉湖水的除砷結(jié)果。在測(cè)試期間，砷的濃度保持在0.01mg/L以下。另外，在處理的水中檢測(cè)不到氯，所以當(dāng)?shù)鼐用駮?huì)感覺(jué)到水的味道不錯(cuò)。根據(jù)當(dāng)?shù)厮馁|(zhì)量系數(shù)、POU過(guò)濾介質(zhì)的體積以及設(shè)計(jì)的使用壽命，可以根據(jù)需要調(diào)整GFO與AC的比率。對(duì)于POU裝置中的少量過(guò)濾介質(zhì)，預(yù)計(jì)除砷介質(zhì)GFO與活性炭的合適體積比等于或大于1:1，例如2:1。應(yīng)該對(duì)這些體積進(jìn)行調(diào)整，以得到適合本地水的除砷介質(zhì)能力和不同介質(zhì)的密度。也可以根據(jù)需要，在濾芯中加入另外的介質(zhì)以去除水中其他污染物，從而導(dǎo)致濾芯具有3、4或更多種介質(zhì)成分。如同上述實(shí)例，單個(gè)介質(zhì)可以分開(kāi)(例如分層)或混合在一起。
[0041]圖9~11進(jìn)一步描述了實(shí)施例,其中定時(shí)釋放介質(zhì)位于過(guò)濾介質(zhì)的前面、后面或?qū)⑦^(guò)濾介質(zhì)夾在中間。在圖9中，定時(shí)釋放介質(zhì)位于過(guò)濾介質(zhì)的上游,定時(shí)釋放介質(zhì)可能由例如珠子、膠囊或薄膜30 (例如消毒膠囊、消毒球、消毒珠和/或消毒薄膜)構(gòu)成，水從頂部34進(jìn)入，從底部36流出。過(guò)濾可以在重力作用下進(jìn)行，或在水壓下進(jìn)行。為了描述清楚，圖中顯示了介質(zhì)I和介質(zhì)2，但是并不限于兩種介質(zhì)，可能包括I~N種介質(zhì)，其中N為，例如，I~10。在消毒和除砷所必需的合適的接觸時(shí)間后，介質(zhì)可能以味道增強(qiáng)，去除原消毒化合物(disinfection parent compound)、中和消毒試劑為目的。
[0042]圖10所示的實(shí)施例類(lèi)似于圖9所示的實(shí)施例，除了定時(shí)釋放介質(zhì)位于過(guò)濾介質(zhì)的后面。在該實(shí)施例中，定時(shí)釋放膠囊38可能含有有益營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，例如維生素、中草藥提取物、水果和/或蔬菜提取物和/或味道、藥物和/或營(yíng)養(yǎng)制劑。
[0043]圖11所示的實(shí)施例類(lèi)似于上述圖9和圖10所示的實(shí)施例，除了定時(shí)釋放介質(zhì)將過(guò)濾介質(zhì)夾在中間。在圖11所示的實(shí)施例中，上游的膠囊可能由定時(shí)釋放介質(zhì)，例如珠子、膠囊或薄膜30 (例如消毒膠囊、消毒球、消毒珠和/或消毒薄膜)構(gòu)成，下游定時(shí)釋放膠囊38可能含有有益營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，例如維生素、中草藥提取物、水果和/或蔬菜提取物和/或味道、藥物和/或營(yíng)養(yǎng)制劑。
[0044]除了使用者的味覺(jué)和視覺(jué)，嗅覺(jué)也可以用于警告使用者更換過(guò)濾介質(zhì)。例如，在一種方法中，使用者通過(guò)嗅覺(jué)或味覺(jué)感知氯，從而評(píng)估過(guò)濾介質(zhì)的性能。通過(guò)POU設(shè)備的定時(shí)釋放裝置，活性炭介質(zhì)可被用于去除通過(guò)中心處理平臺(tái)添加或通過(guò)加氯裝置而存在于進(jìn)水中氯。需要正確確定活性炭床的體積，使得活性炭床在除砷的污染物床(contaminant bed)飽和之前飽和。一旦活性炭已經(jīng)飽和，過(guò)濾水中的氯濃度將會(huì)上升。使用者通過(guò)味覺(jué)或嗅覺(jué)可以檢測(cè)到氯濃度的上升。類(lèi)似地，活性炭床可以被活性炭浸潰膜或銅鋅(黃銅)合金介質(zhì)(例如，由KDF Fluid Treatment生產(chǎn)的KDF)取代。
[0045]本發(fā)明的POU系統(tǒng)可以被用于多個(gè)區(qū)域的水或多種水況。某些水況可能不具備充足的消毒能力(例如氯消毒)或根本不具備消毒能力。這種情況的發(fā)生可能是由于不充足的氯化基礎(chǔ)設(shè)施，或由于自然災(zāi)難或供給管破裂后中心處理消毒環(huán)節(jié)的中斷。本發(fā)明的POU系統(tǒng)具備消毒能力，能以幾種方式進(jìn)行消毒。
[0046]在一種方式中，本發(fā)明提供了一種能夠機(jī)械過(guò)濾掉病原體的膜。這要求所使用的膜的孔徑大小相當(dāng)于，優(yōu)選為小于病原體的大小。此外，當(dāng)膜的孔徑大于病原體大小時(shí)，可以在過(guò)濾介質(zhì)中設(shè)置非常曲折的通道，以捕獲病原體。通過(guò)在膜中包埋在水中具有表面電荷的物質(zhì)，例如活性氧化招，可以進(jìn)一步捕獲病原體。這些表面電荷能夠靜電結(jié)合病毒和細(xì)菌，與單獨(dú)地基于機(jī)械孔徑的方式相比，表面電荷能夠增強(qiáng)捕獲能力。
[0047]在另一種方式中，通過(guò)控制性的定時(shí)釋放方法加入對(duì)使用者有益的消毒化合物，從而靈活地對(duì)水消毒，給使用者帶來(lái)益處。本發(fā)明的POU過(guò)濾系統(tǒng)既可以單獨(dú)應(yīng)用這些方法,也可以組合應(yīng)用這些方法。
[0048]關(guān)于用膜去除病原體的方法，本系統(tǒng)將過(guò)濾介質(zhì)的小孔徑和大表面積結(jié)合在一起，以克服低水壓(例如，重力式應(yīng)用中)時(shí)合理流速的限制。為了機(jī)械去除原生動(dòng)物，需要膜的孔徑為大約I微米，而機(jī)械去除細(xì)菌時(shí)，需要膜的孔徑為大約0.1微米。通過(guò)孔徑為0.1微米的膜的水流速非常慢，通常為每平方厘米膜面積每分鐘大約I毫升。在重力下，要過(guò)濾適量的水太慢了。本發(fā)明利用兩種不同的方法解決了這種面積限制。
[0049]在第一種方法中，普通的圓幾何形狀被能夠打褶的矩形或正方形過(guò)濾形狀替代，從而增加過(guò)濾面積和流速。利用打褶，如果采用I英寸深的褶皺，每英寸5個(gè)褶皺，有可能增加過(guò)濾面積10倍。面積的增加使得小孔徑的過(guò)濾膜(例如0.1微米的過(guò)濾膜)在重力式POU系統(tǒng)中能夠?qū)嶋H應(yīng)用。圓幾何形不容易進(jìn)行打褶，因此需要矩形或正方形。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的POU系統(tǒng)結(jié)合了定時(shí)釋放的鹵素消毒和小孔徑過(guò)濾膜，通過(guò)打褶或纖維集束(bundling of fibers),該過(guò)濾膜的面積大于平鋪膜的面積。在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的POU系統(tǒng)結(jié)合了小孔徑的過(guò)濾膜和砷去除介質(zhì)，通過(guò)打褶或纖維集束，該過(guò)濾膜的面積大于平鋪膜的面積，使得重力式條件下水最終流速大于100mL/min。
[0050]在第二種方法中，使用了中空纖維過(guò)濾介質(zhì)，中空纖維過(guò)濾介質(zhì)是組合的鏈狀過(guò)濾纖維(strands of filter fibers),極大地增加了水流過(guò)的表面積。利用親水性材料,例如PES，使中空纖維過(guò)濾介質(zhì)濕潤(rùn)，且能夠在重力式應(yīng)用下在0.1微米孔徑時(shí)工作。上述方法不會(huì)殺死病原體，但是會(huì)在膜孔徑中形成機(jī)械障礙，從而消除病原體。[0051]除了維生素、中草藥提取物等，用于本發(fā)明水凈化系統(tǒng)的創(chuàng)新性定時(shí)釋放膠囊也可以被用來(lái)釋放有益的消毒化合物。本發(fā)明描述的定時(shí)釋放方法能夠靈活地消毒水，殺死病毒、微生物、原生生物等各種病原體，這種方法與單獨(dú)使用膜方法相比具有很多的優(yōu)點(diǎn)。這種方法可以與上述的膜方法結(jié)合起來(lái)，將會(huì)提供更好地多方面的微生物防御以及消除耐受氯的原生物。
[0052]有益消毒化合物是典型地含鹵素化合物，包括氯、溴和/或碘基團(tuán)。消毒效力由CT系數(shù)預(yù)測(cè)，其中C是游離鹵素(例如以mg/L表示的游離氯)的濃度，T是以分鐘表示的接觸時(shí)間。EPA發(fā)表了針對(duì)不同病原體和不同CT系數(shù)的病原體消毒指導(dǎo)，參考如下(US EPA, Guidance manual for compliance with the filtration and disinfectionrequirements for public water systems using surface water systems, 1989)。一些潛在的能夠被釋放產(chǎn)生游離鹵素化合物的消毒化合物是次氯酸鈉、次氯酸鈣、溴氯_5，5- 二甲基乙內(nèi)酰脲、三氟異氰尿酸、二氯異氰尿酸鈉二水合物、1，3-二溴-5，5—二甲基乙內(nèi)酰脲和/或1，3- 二氯-5，5- 二甲基乙內(nèi)酰脲等等。要求這些化合物來(lái)源是固體或液體，優(yōu)選為固體。
[0053]需要注意的事項(xiàng)是在過(guò)濾介質(zhì)的使用壽命期間控制性地在規(guī)定的劑量范圍內(nèi)釋放這些潛在的危險(xiǎn)化合物。濃度太低會(huì)導(dǎo)致消毒不完全，而濃度太高會(huì)導(dǎo)致侵害性的味道和氣味，對(duì)使用者有害。典型地，游離氯、溴的濃度范圍為約0.2mg/L~10mg/L，最佳為
0.5mg/L~5mg/L。根據(jù)上述EPA參考，在該濃度的游離氯的作用下，大部分的病毒和細(xì)菌會(huì)在約IOmin內(nèi)被滅活(99.99%)。
[0054]在工業(yè)設(shè)備，例如，中心水處理設(shè)備中，通過(guò)緊密監(jiān)控和測(cè)試機(jī)械式計(jì)量泵和最終氯濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)控制性釋放。在家庭式POU設(shè)備中，自動(dòng)監(jiān)控濃度是不實(shí)際的。作為替代，本發(fā)明使用了基質(zhì)或包衣(coating)容納消毒化合物，隨著時(shí)間控制性地定時(shí)釋放到POU儲(chǔ)水器中，不需要使用者參與。控制釋放系統(tǒng)(controlled release system)安全地,可控制地實(shí)現(xiàn)所需的消毒化學(xué)濃度，不需要使用者參與或監(jiān)控。定時(shí)釋放的消毒物質(zhì)發(fā)揮消毒或滅菌作用，從而殺滅病原體。
[0055]釋放裝置可以分為儲(chǔ)水器型(reservoir-type)系統(tǒng)和基質(zhì)(matrix)系統(tǒng)，儲(chǔ)水器系統(tǒng)具有輸送裝置，用惰性膜層包裹住活性劑，該活性劑活化后以有限的控制速率通過(guò)膜擴(kuò)散；基質(zhì)系統(tǒng)具有通過(guò)聚合物擠出成型制備的微粒或殼脂膠囊(fat-congealedcapsules)，其中活性分子分散在封裝的介質(zhì)(糖類(lèi)、脂類(lèi)等)中。也可以使用儲(chǔ)水器型系統(tǒng)和基質(zhì)系統(tǒng)組合在一起的組合釋放裝置。
[0056]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，消毒定時(shí)釋放膠囊可以通過(guò)將消毒化合物包埋到聚合物基質(zhì)中形成，優(yōu)選地，使消毒化合物在基質(zhì)中均勻分散。聚合物基質(zhì)可以是片狀或半球狀。
[0057]基質(zhì)方法也同樣適用于其他有益化合物，例如維生素、礦物質(zhì)和中草藥提取物。聚合物可以選自乙烯醋酸乙烯酯、低密度或高密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或硅膠等等。這些聚合物應(yīng)該是食品接觸等級(jí)。應(yīng)當(dāng)對(duì)這些聚合物的制備參數(shù)(例如成型溫度)進(jìn)行選擇，使得它們不會(huì)導(dǎo)致有益化合物降解。
[0058]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，聚合物是乙烯醋酸乙烯酯，氯源是次氯酸鈣。鹵素化合物的控制性釋放是通過(guò)選擇氯源、聚合物、聚合物與氯源的比率、
[0059]氯源粒子的大小以及能夠控制最終基質(zhì)均勻性分布的制備方法專(zhuān)門(mén)設(shè)定的。聚合物基質(zhì)的重量應(yīng)該大于氯源重量的10%，但小于氯源重量的90%。最終產(chǎn)物是片狀、膠囊狀或半球狀，最終產(chǎn)物將會(huì)控制性地釋放消毒化合物到過(guò)濾系統(tǒng)中，以隨著時(shí)間對(duì)水消毒。所用的基質(zhì)的幾何形狀和任一屏障層對(duì)于控制釋放速率很重要。
[0060]在另一個(gè)實(shí)施例中，鹵素消毒化合物被聚合物包衣封裝，通過(guò)擴(kuò)散透過(guò)包衣或殼而釋放?？蛇x擇地，消毒化合物可以被封裝在緩慢溶解的非聚合物基質(zhì)中，由于基質(zhì)材料固定的溶解度，消毒化合物會(huì)隨著時(shí)間持續(xù)釋放。這種緩慢釋放的基質(zhì)可以是蠟、糖類(lèi)、纖維素或水凝膠。
[0061]所述水可以被氯化到較高濃度以殺死病原體，然后可以通過(guò)使用第二介質(zhì)床使所述氯化濃度(例如活性炭)降低到使用者嘗起來(lái)或聞起來(lái)不討厭的濃度。消毒化合物的這種控制性釋放可以保護(hù)使用者免受病原體侵害，同時(shí)警示使用者所述砷介質(zhì)或其他介質(zhì)即將達(dá)到使用壽命，需要更換。
[0062]在本方案中，所述消毒化合物的控制性釋放作用時(shí)間要比所述除污介質(zhì)的使用壽命更長(zhǎng)。另外，需要通過(guò)選擇合適的媒介去除除游離氯之外的原始氯化合物。
[0063]除了上述，引入的有益化合物可能與過(guò)濾介質(zhì)相接觸，被過(guò)濾介質(zhì)去除。對(duì)于上述氯實(shí)施例，這是所期望的。然而，在一些有益化合物(如維生素)的實(shí)施例中，允許有益化合物被釋放到水中而不被過(guò)濾器攝取是有利的。這種情況可以通過(guò)恰當(dāng)?shù)剡x擇介質(zhì)順序和有益化合物的引入點(diǎn)實(shí)現(xiàn)。
[0064]根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種同上所述的水凈化系統(tǒng)，但該水凈化系統(tǒng)具有過(guò)濾掉水中的病原體的膜。為此，所述膜的孔徑大小相當(dāng)于或小于病原體的大小?？蛇x擇地，本發(fā)明的系統(tǒng)包含用于定時(shí)釋放消毒化合物以對(duì)水消毒的定時(shí)釋放膠囊。所述消毒化合物通常選自氯、溴、碘及其混合物。消毒化合物的來(lái)源可以選擇次氯酸鈉，次氯酸鈣，溴氯_5，5- 二甲基乙內(nèi)酰脲，三氯異氰尿酸，二氯異氰脲酸鈉二水合物，I, 3- 二溴-5，5- 二甲基乙內(nèi)酰脲，1，3-二氯-5，5-二甲基乙內(nèi)酰脲。本發(fā)明的系統(tǒng)可能進(jìn)一步包括用于過(guò)濾掉水中的病原體的膜以及用于定時(shí)釋放消毒化合物以對(duì)水消毒的定時(shí)釋放膠囊。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述消毒定時(shí)釋放膠囊由包埋在聚合物基質(zhì)中的消毒化合物組成，例如被聚合物包衣封裝，通過(guò)透過(guò)包衣擴(kuò)散而釋放的鹵素消毒化合物。所述消毒化合物，例如，可能被包含在緩慢溶解的非聚合物基質(zhì)中，由于基質(zhì)材料的固定溶解度，該非聚合物基質(zhì)能夠使得所述消毒化合物持續(xù)釋放。
[0065]在另一個(gè)實(shí)施方案中，提供了一種水力負(fù)荷率低于2.5GPM/ft2的除砷系統(tǒng)，以延長(zhǎng)介質(zhì)床的使用壽命。
[0066]在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明的水凈化系統(tǒng)具有通過(guò)打褶或纖維聚束而使得其表面積大于平鋪膜表面積的小孔徑過(guò)濾膜。
[0067]本發(fā)明所述方法通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn):加入第一高濃度的消毒化合物，以完成消毒；然后在所述高濃度的消毒化合物被使用者攝入前，去除所述高濃度的消毒化合物至第二低濃度。在這方面，消毒化合物的添加是通過(guò)聚合物基質(zhì)實(shí)現(xiàn)的，其中所述聚合物基質(zhì)是乙烯醋酸乙烯酯，所述有益化合物以定時(shí)釋放的形式添加，可以通過(guò)選擇合適的介質(zhì)以使得它們不被過(guò)濾介質(zhì)去除。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述有益化合物在過(guò)濾系統(tǒng)的最后一段被引入。
[0068]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，提供了一種終端水凈化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含至少一種用于去除污染物或改善水質(zhì)的過(guò)濾介質(zhì)；以及用于持續(xù)引入味道或治療式物質(zhì)到水中的定時(shí)釋
放膠囊。
[0069]在另一個(gè)實(shí)施方案中，提供了一種包含至少一種用于去除污染物或改善水質(zhì)的過(guò)濾介質(zhì)的終端水凈化系統(tǒng)，包括用于定時(shí)釋放消毒化合物以消毒水的定時(shí)釋放膠囊。所述消毒化合物選自氯、溴、碘以及它們的組合物。消毒化合物的來(lái)源可以選擇次氯酸鈉，次氯酸鈣，溴氯_5，5- 二甲基乙內(nèi)酰脲，三氯異氰尿酸，二氯異氰脲酸鈉二水合物，1，3- 二溴_5，5- 二甲基乙內(nèi)酰脲，I, 3- 二氯-5，5- 二甲基乙內(nèi)酰脲。
[0070]終端水凈化系統(tǒng)可能包含至少一種用于去除污染物或改善水質(zhì)的過(guò)濾介質(zhì)；用于過(guò)濾掉水中的病原體的膜；以及用于定時(shí)釋放消毒化合物以消毒水的定時(shí)釋放膠囊。所述消毒定時(shí)釋放膠囊通常是包埋在聚合物基體的消毒化合物。所述鹵素消毒化合物通常由聚合物包衣封裝，通過(guò)透過(guò)包衣擴(kuò)散而釋放。可選擇地，所述消毒化合物存在于緩慢溶解的非聚合物基質(zhì)中，由于基質(zhì)材料的固有溶解度，該非聚合物基質(zhì)能夠隨著時(shí)間持續(xù)釋放所述消毒化合物。
[0071]在另一個(gè)實(shí)施方案中，終端水凈化系統(tǒng)具有至少一種除砷的吸附過(guò)濾介質(zhì)，所述吸附過(guò)濾介質(zhì)的水力負(fù)荷率低于2.5GPM/ft2,以延長(zhǎng)介質(zhì)床的使用壽命。
[0072]進(jìn)一步的實(shí)施方案提供了一種具有至少一種除砷的吸附過(guò)濾介質(zhì)的終端水凈化系統(tǒng)，包括具有通過(guò)打褶或纖維聚束而使得其表面積大于平鋪膜表面積的小孔徑過(guò)濾膜。
[0073]所述方法通常通過(guò)以下方式實(shí)施:添加第一高濃度的消毒化合物，以完成消毒；然后在所述高濃度的消毒 化合物被使用者攝入前，去除所述高濃度的消毒化合物至第二低濃度。
[0074]本發(fā)明也提供包含至少一種用于去除污染物或改善水質(zhì)的過(guò)濾介質(zhì)的終端水凈化系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中消毒化合物的添加是通過(guò)聚合物基質(zhì)實(shí)現(xiàn)的，其中所述聚合物基質(zhì)是乙烯-乙酸乙烯酯。
[0075]本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種包含至少一種用于去除污染物或改善水質(zhì)的過(guò)濾介質(zhì)的終端水凈化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括定時(shí)釋放形式的有益化合物的添加，通過(guò)選擇正確的介質(zhì)以使得所述有益化合物不會(huì)被過(guò)濾介質(zhì)去除。所述終端水凈化系統(tǒng)優(yōu)選具有至少一種用于去除污染物或改善水質(zhì)的過(guò)濾介質(zhì)，其中所述有益化合物在所述過(guò)濾系統(tǒng)的最后一段被引入。
[0076]例如，很多有機(jī)化合物能被活性炭去除。如果需要引入有益化合物，那么在過(guò)濾器的活性炭段之后引入它們是有利的，優(yōu)選在最后一段，以至于它們不被過(guò)濾介質(zhì)影響或吸收。
[0077]為了使除砷介質(zhì)的使用壽命最大化，需要選擇適合的介質(zhì)和流動(dòng)條件。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)水力負(fù)荷率對(duì)介質(zhì)床使用壽命有很大影響，并且低水力負(fù)荷率是有利的。本發(fā)明在一個(gè)實(shí)例方案中提供較大直徑器皿以補(bǔ)償?shù)退ω?fù)荷率，從而實(shí)現(xiàn)合理的流速。來(lái)自供應(yīng)商的典型介質(zhì)的水力負(fù)荷參數(shù)是8gpm/ft2。
[0078]基于測(cè)試，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在4gpm/ft2以下，優(yōu)選在2.5gpm/ft2以下的極低水力負(fù)荷情況下操作過(guò)濾器，過(guò)濾器的使用壽命可以被顯著地延長(zhǎng)。為了達(dá)到合理的流速，設(shè)計(jì)定制的過(guò)濾介質(zhì)具有等于或大于5英尺的直徑。這種方法適用于包括稀土材料的所有金屬氧化物和氫氧化物介質(zhì)，如顆粒狀氫氧化鐵、活性氧化鋁、顆粒狀氧化鐵、氧化鈦、氧化鋯、氧化鈰、氧化鉿、氧化鑭或其他金屬氧化物以及它們的混合物。
[0079]在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述有益消毒化合物以第一高濃度加入，以實(shí)現(xiàn)消毒；以及然后在所述消毒化合物被使用者攝入之前，去除所述消毒化合物至第二低濃度。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，有益化合物如氣味物、維生素、營(yíng)養(yǎng)素等，以時(shí)間釋放的形式被添加，通過(guò)選擇合適的介質(zhì)以使得它們不被過(guò)濾介質(zhì)去除。在第一種選擇中，所述有益物質(zhì)在所述過(guò)濾系統(tǒng)的最后一段被引入。在第二種選擇中，在水流過(guò)所述過(guò)濾系統(tǒng)后，有益化合物(香料、維生素、營(yíng)養(yǎng)素等)通過(guò)定時(shí)釋放的形式被引入到儲(chǔ)水器或其等同物中。
[0080]進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述系統(tǒng)包括由使用者通過(guò)味道、氣味或外觀來(lái)確定過(guò)濾器飽和；以及正確設(shè)置至少2種介質(zhì)的相對(duì)大小，其中一種介質(zhì)去除有害污染物。
[0081]雖然本發(fā)明結(jié)合目前被認(rèn)為最實(shí)用和最優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于所公開(kāi)的實(shí)施例，相反地，而應(yīng)理解為各種更改和等同變化均在所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種水凈化系統(tǒng)，包括: 至少兩種過(guò)濾介質(zhì)，所述兩種過(guò)濾介質(zhì)的相對(duì)大小被設(shè)為允許水中的第一污染物飽和第一介質(zhì)，且具有一個(gè)在附有第二污染物的第二介質(zhì)飽和之前的延遲； 用于過(guò)濾掉所述水中的病原體的膜，所述膜具有相當(dāng)于或小于所述病原體的大小的孔徑。
2.如權(quán)利要求1所述的水凈化系統(tǒng)，所述水凈化系統(tǒng)是一種終端系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1所述的水凈化系統(tǒng)，其中所述的至少兩種過(guò)濾介質(zhì)位于儲(chǔ)水器的上游。
4.如權(quán)利要求1所述的水凈化系統(tǒng)，其中一個(gè)預(yù)過(guò)濾器直接設(shè)置于所述至少兩種過(guò)濾介質(zhì)的上游以去除水中大的顆粒和沉淀物。
5.如權(quán)利要求1所述的水凈化系統(tǒng)，其中氯和砷為污染物。
6.如權(quán)利要求1所述的水凈化系統(tǒng)，其中當(dāng)所述第一污染物是氯時(shí)，所述第一過(guò)濾介質(zhì)為活性炭；當(dāng)所述第二污染物是砷時(shí)，所述第二過(guò)濾介質(zhì)為活性氧化鋁、顆粒狀三價(jià)鐵氧化物和/或顆粒狀三價(jià)鐵氫氧化物。
7.一種凈化水的方法，所述方法包括: 使水通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少兩種過(guò)濾介質(zhì)，所述兩種過(guò)濾介質(zhì)的相對(duì)大小被設(shè)為允許水中的第一污染物飽和第一介質(zhì)，且具有一個(gè)在附有第二污染物的第二介質(zhì)飽和之前的延遲； 加入第一高濃度的消毒化合物，以實(shí)現(xiàn)消毒；然后 在所述消毒化合物被使用者攝入之前，去除所述消毒化合物至第二低濃度。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述水被檢測(cè)以確定所述水中味道傳遞化合物的濃度和砷的濃度；所述過(guò)濾介質(zhì)被測(cè)試以確定一定體積的介質(zhì)被所述味道傳遞化合物和砷飽和需要多長(zhǎng)時(shí)間；以及，所述系統(tǒng)中所述介質(zhì)的大小被選擇以使得所述水中的味道傳遞化合物首先被飽和，且具有一個(gè)在所述砷被飽和之前的延遲。
9.如權(quán)利要求1所述的水凈化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括:用于定時(shí)釋放消毒化合物以消毒所述水的定時(shí)釋放膠囊。
10.如權(quán)利要求9所述的水凈化系統(tǒng)，其中所述消毒化合物選自由氯、溴、碘以及它們的組合物構(gòu)成的組。
11.如權(quán)利要求9所述的水凈化系統(tǒng)，其中所述消毒化合物來(lái)源選自由次氯酸鈉、次氯酸鈣、溴氯_5，5- 二甲基乙內(nèi)酰脲、三氟異氰尿酸、二氯異氰尿酸鈉二水合物、1，3- 二溴-5，5— 二甲基乙內(nèi)酰脲和1，3- 二氯-5，5- 二甲基乙內(nèi)酰脲構(gòu)成的組。
12.如權(quán)利要求1所述的水凈化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括:用于定時(shí)釋放消毒化合物以消毒所述水的定時(shí)釋放膠囊。
13.如權(quán)利要求9所述的水凈化系統(tǒng)，其中所述消毒定時(shí)釋放膠囊是包埋在聚合物基質(zhì)中的消毒化合物。
14.如權(quán)利要求9所述的水凈化系統(tǒng)，其中所述消毒化合物是鹵素消毒化合物，所述鹵素消毒化合物被聚合物包衣封裝，通過(guò)擴(kuò)散透過(guò)所述包衣而被釋放。
15.如權(quán)利要求9所述的水凈化系統(tǒng)，其中所述消毒化合物在緩慢溶解的非聚合物基質(zhì)中，由于所述基質(zhì)材料的固定溶解性，所述非聚合物基質(zhì)能夠使所述消毒化合物隨著時(shí)間持續(xù)釋放。
16.如權(quán)利要求1所述的水凈化系統(tǒng)，所述水凈化系統(tǒng)具有除砷系統(tǒng)，所述除砷系統(tǒng)的水力負(fù)荷率低于2.5GPM/ft2,以延長(zhǎng)所述介質(zhì)床的使用壽命。
17.如權(quán)利要求1所述的水凈化系統(tǒng)，包括通過(guò)打褶或纖維集束使其表面積大于平鋪膜表面積的小孔徑膜。
18.如權(quán)利要求7所述的方法，其中消毒化合物的添加是通過(guò)聚合物基質(zhì)實(shí)現(xiàn)的，其中所述聚合物基質(zhì)是乙烯醋酸乙烯酯。
19.如權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括以定時(shí)釋放形式添加有益化合物，通過(guò)選擇正確的介質(zhì)，使所述有益化合物不會(huì)被所述過(guò)濾介質(zhì)去除。
20.如權(quán)利要求7所述的方法，其中有益化合物在所述過(guò)濾系統(tǒng)的最后一段引入。
21.一種終端水凈化系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 至少一種用于去除污染物或改善水質(zhì)的過(guò)濾介質(zhì)；以及 用于持續(xù)引入味道或治療性物質(zhì)到水中的定時(shí)釋放膠囊。
22.—種具有至少一種用于去除污染物或改善水質(zhì)的過(guò)濾介質(zhì)的終端水凈化系統(tǒng)，包括用于定時(shí)釋放消毒化合物以消毒所述水的定時(shí)釋放膠囊。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述的消毒化合物選自由氯、溴、碘以及它們的組合物構(gòu)成的組。
24.如權(quán)利要求22所述的水凈化系統(tǒng)，其中所述消毒化合物來(lái)源選自由次氯酸鈉、次氯酸鈣、溴氯_5，5- 二甲基乙內(nèi)酰脲、三氟異氰尿酸、二氯異氰尿酸鈉二水合物、1，3- 二溴-5，5— 二甲基乙內(nèi)酰脲和1，3- 二氯-5，5- 二甲基乙內(nèi)酰脲構(gòu)成的組。
25.一種具有至少一種用于去除污染物或改善水質(zhì)的過(guò)濾介質(zhì)的終端水凈化系統(tǒng)，包括 用于過(guò)濾掉所述水中的病原體的膜；以及 用于定時(shí)釋放消毒化合物以消毒所述水的定時(shí)釋放膠囊。
26.如權(quán)利要求22所述的水凈化系統(tǒng)，其中所述消毒定時(shí)釋放膠囊是包埋在聚合物基質(zhì)中的消毒化合物。
27.如權(quán)利要求23所述的水凈化系統(tǒng)，其中所述鹵素消毒化合物被聚合物包衣封裝，通過(guò)擴(kuò)散透過(guò)所述包衣而被釋放。
28.如權(quán)利要求22所述的水凈化系統(tǒng)，其中所述消毒化合物在緩慢溶解的非聚合物基質(zhì)中，由于所述基質(zhì)材料的固定溶解性，所述非聚合物基質(zhì)能夠使所述消毒化合物隨著時(shí)間持續(xù)釋放。
29.—種終端水凈化系統(tǒng)，所述水凈化系統(tǒng)具有至少一種用于除砷的吸收過(guò)濾介質(zhì)，所述吸收過(guò)濾介質(zhì)的水力負(fù)荷率低于2.5GPM/ft2,以延長(zhǎng)所述介質(zhì)床的使用壽命。
30.一種具有至少一種用于去除砷的吸收過(guò)濾介質(zhì)的終端水凈化系統(tǒng)，包括 通過(guò)打褶或纖維集束使其表面積大于平鋪膜表面積的小孔徑膜。
31.一種如權(quán)利要求22所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括: 加入第一高濃度的消毒化合物，以實(shí)現(xiàn)消毒；以及然后 在所述消毒化合物被使用者 攝入之前，去除所述消毒化合物至第二低濃度。
32.—種具有至少一種用于去除污染物或改善水質(zhì)的過(guò)濾介質(zhì)的終端水凈化系統(tǒng)，其中消毒化合物的添加是通過(guò)聚合物基質(zhì)實(shí)現(xiàn)的，其中所述聚合物基質(zhì)是乙烯醋酸乙烯酯。
33.一種具有至少一種用于去除污染物或改善水質(zhì)的過(guò)濾介質(zhì)的終端水凈化系統(tǒng)，進(jìn)一步包括定時(shí)釋放形式的有益化合物的添加，這樣通過(guò)選擇正確的介質(zhì)，從而能使得所述有益化合物不會(huì)被所述過(guò)濾介質(zhì)去除。
34.一種具有至少一種用于去除污染物或改善水質(zhì)的過(guò)濾介質(zhì)的終端水凈化系統(tǒng)，其中有益化合物在所述過(guò)濾 系統(tǒng)的最后一段被引入。
【文檔編號(hào)】C02F1/44GK103930378SQ201280041245
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月22日
【發(fā)明者】尤金·A.·菲茨杰拉德, 謝亞紅, 托馬斯·朗多, 理查德·任忌廉, 卡爾·V.·湯普森 申請(qǐng)人:水源公司