CN103991915B - 水过滤装置及水过滤包 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种水过滤装置及水过滤包。该水过滤装置包括具有入口和出口的室，入口和出口一起限定水处理空间，所述室包括设置在水处理空间内的杀生物剂和多个无机颗粒，多个无机颗粒选自于由多孔陶瓷颗粒、蒙脱石粘土、珍珠岩、蛭石、沸石、漂白土、硅藻土和它们的组合组成的组。

Description

水过滤装置及水过滤包
本申请是申请日为2011年9月1日、申请号为201180003882.1、题为“水过滤装置及其使用方法”的专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2010年9月3日提交的序列号为61/379,779的美国临时申请的权益，该申请通过引用全部包含于此。
技术领域
本发明的一个或多个实施例涉及水过滤装置及其使用方法。
背景技术
一直需要改善饮用水，特别是对于人民生活得不到安全的水用来饮用、烹饪和洗澡的发展中国家的偏远地区。缺乏清洁的水导致小儿腹泻病和相关的伤亡，等等。
发明内容
根据本发明一方面，提供了一种水过滤装置。在一个实施例中，水过滤装置包括：第一室，包括第一多个无机颗粒；以及第二室，与第一室水连通。在某些情况下，第二室还包括第二多个无机颗粒。
在另一实施例中，水过滤装置还包括具有第一入口和第一出口的第一排放管，其中，水从第一室经由第一入口并经由第一出口传输至第二室。在某些情况下，第一排放管的第一出口位于第一室的第一底部上方第一距离处，使得第一室内的水在通过第一出口排出之前具有第一预定停留时间。
在另一实施例中，水过滤装置还包括具有第二入口和第二出口的第二排放管，其中，水从第二室经由第二入口传输并经由第二出口排出第二排放管。在某些情况下，第二排放管的第二出口位于第一排放管的第一出口下方一导管距离处，其中，第二排放管的第二出口位于第二室的第二底部上方第二距离处，使得第二室内的水在通过第二出口排出之前具有第二预定停留时间。
在另一实施例中，第一多个无机颗粒和第二多个无机颗粒均独立地选自于由多孔陶瓷颗粒、蒙脱石粘土、珍珠岩、蛭石、沸石、漂白土、硅藻土和它们的组合组成的组。在某些情况下，第一室和第二室还包括诸如砂子的非多孔无机颗粒。
在另一实施例中，第一室和第二室中的一者或二者还包括杀生物剂、有毒金属吸附剂和/或pH调节剂。在某些情况下，第一室和第二室均包括杀生物剂。
在另一实施例中，第一室和第二室均还独立地包括从由含铜杀生物剂、含银杀生物剂、含锌杀生物剂、含卤素杀生物剂、含溴杀生物剂、含镍杀生物剂、含铝杀生物剂和它们的组合组成的组中选择的杀生物剂。在某些情况下，第一室和第二室均包括杀生物剂，并且在第一室和第二室之间，杀生物剂的组成可以相同或不同。第一室和第二室均还可以独立地包括阳离子清洁剂、有机酸和它们的组合。在某些情况下，杀生物剂包括银粉、银合金、胶质银、硝酸银、银脱水物、铜粉、铜合金、硫酸铜、锌粉、锌合金、黄铜、碘、氯化锌、氧化锌、苯扎氯铵、西吡氯铵、山梨酸、苯甲酸或它们的组合。
在另一实施例中，第一多个无机颗粒和第二多个无机颗粒均独立地通过#5号筛不少于95％并且在#30号筛上保留不少于95％。在某些情况下，无机颗粒在#24号筛上通过不少于95％并且在#48号筛上保留不少于95％。在某些其他情况下，无机颗粒在#10号筛上通过不少于95％并且在#20号筛上保留不少于95％。在其他情况下，无机颗粒在1/2″(英寸)号筛上通过不少于95％，并且在#6号筛上保留不少于95％。
无机颗粒可以是任何合适的形状，无机颗粒的形状的非限制性示例包括小颗粒、粉末、薄片、棒状、块状、立方体、球、柱状和它们的组合。
在另一实施例中，水过滤装置可以是便携式的或是固定式的。固定式的水过滤装置可以用于社区使用，或者这些装置可被称作社区装置。当设计成便携式时，水过滤装置可以具有从由15至36英寸之间的纵向长度、25至200磅的总干重、直径为10至24英寸的横截面和它们的组合组成的组中选择的尺寸。当设计为固定式时，水过滤装置可以具有从由30至110英寸之间的纵向长度、120至8000磅的总干重、直径为20至60英寸的横截面和它们的组合组成的组中选择的尺寸。
在另一实施例中，水过滤装置还包括将水流扩散到第一多个无机颗粒上的扩散器。在某些情况下，过滤器可以相对于扩散器接近地设置，使得水在通过扩散器排出之前接触过滤器。关于该点，可以将过滤器视为大的碎屑的过滤器或收集器。
在另一实施例中，第一室具有第一水过滤体积，第二室具有第二水过滤体积，第二水过滤体积等于、小于或大于第一水过滤体积。
在另一实施例中，水过滤装置包括具有入口和出口的室，入口和出口一起限定水处理空间，室包括：多个无机颗粒，选自于由多孔陶瓷颗粒、蒙脱石粘土、珍珠岩、蛭石、沸石、漂白土、硅藻土和它们的组合组成的组；以及过滤补充物，包括杀生物剂和/或有毒金属吸附剂。在某些情况下，有毒金属吸附剂选自于由铁氧化物、锰氧化物、骨粉、铁矿石、金属填充物、带正电和带负电树脂、小颗粒状活性炭和它们的组合组成的组。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于提供家用水的方法。该方法包括：将原水通入根据这里所描述的一个或多个实施例的水过滤装置的步骤。
附图说明
图1A-1H描绘了一个或多个实施例中的水过滤装置的各种视图；
图2描绘了图1A-1E的水过滤装置的一个变型的剖视图；
图3描绘了图1A-1E的水过滤装置的另一变型的剖视图；
图4描绘了图1A-1E的水过滤装置的另一变型的剖视图；
图5描绘了图1A-1E的水过滤装置的另一变型的剖视图；
图6描绘了图5的水过滤装置的变型的剖视图；
图7描绘了图1E的水过滤装置的变型的剖视图；
图8A描绘了根据一个或多个其他实施例的水处理装置的剖视图；
图8B描绘了图8A的水处理装置的变型的剖视图；
图9描绘了根据一个或多个其他实施例的水处理装置的剖视图；
图10A和图10B描绘了示出多孔陶瓷颗粒捕集细菌的显微图像；以及
图11描绘了提供饮用水和烹饪用水的方法流程图。
具体实施方式
如所需要的，在此公开了本发明的详细实施例。然而，将理解的是，所公开的实施例对本发明来说仅仅是示例性的，本发明可以以各种和可替换的形式实施。因此，这里公开的具体的结构和功能的细节将不被理解成是限制性的，而仅仅作为权利要求的代表性基础和/或用来教导本领域技术人员以不同方式实施本发明的代表性基础。
此外，除了另外明确地指出，否则在描述较宽范围的本发明的过程中，说明书和权利要求书中的全部数量将被理解成被词语“大约”修饰。除非明确地陈述为相反，否则结合本发明进行的适于给定目的或对于给定目的来说是优选的一组材料或一类材料的描述意味着该组或该类中的任意两个或更多个成员的混合物可以是等效适合或优选的。
在一个或多个实施例中，本发明提供了成本低廉且环境友好的水过滤装置，该水过滤装置尤其适合于家用水处理行业的“点使用(point of use)”应用。正如下文将详细介绍的，该水过滤装置过滤和处理原水，为各个家庭，特别地为4至6口人的家庭提供饮用水和烹饪用水。该水过滤装置可以表现为便携式的单独的装置，并可以放在需要消耗饮用水和烹饪用水的任何地方。此外，该水过滤装置可设计和建造成独立于诸如电能的外部能量支持而运行。这样，该水过滤装置可以用到发展中世界的需要饮用水但能源有限的某些地区。
在一个或多个实施例中，术语“原水”是指含各种类型的有机质、沉淀物和/或导致疾病的病原体的水源。导致疾病的病原体的非限制性示例包括细菌、病毒、原生动物和蠕虫(寄生蠕虫)。
根据本发明的一个方面，如图1A-1H所描绘的，水过滤装置总体上以100示出。图1A示出性地描绘了水过滤装置100的透视图。图1B示出性地描绘了水过滤装置100的剖视图。图1C示出性地描绘了水过滤装置100的另一剖视图。图1D示出性地描绘了水过滤装置100的顶部视图。如将在本文别处详细介绍的，水过滤装置100可以是任何合适的形状，并不限于图1A-1D中描绘的圆柱形形状。
图1E描绘了图1B的放大视图以更清楚地示出各种结构元件。如图1E所描绘的，水过滤装置100包括：第一室102，包括第一多个无机颗粒114；以及第二室104，与第一室102水连通。在另一实施例中，第二室104包括第二多个无机颗粒116。
在一个或多个实施例中，第一室102可选择地被称为生物处理室或第一级；第二室104可选择地被称为灭菌处理室或第二级。
虽然图1A至1E中仅具体地描绘了一个第一室102和一个第二室104，但应该指出，第一/生物处理级可以可选择地包括两个或多于两个的第一室102，并且第二/灭菌级可以可选择地包括两个或多于两个的第二室104。在使用时，多个第一室102和/或多个第二室104可以以彼此串联的关系布置。例如，如图7所描绘的，以100总体示出的水过滤装置可以通过使图1E的水过滤装置具有在第二室104下游且与第二室104水连通的第三室740变化而得到。取决于眼前具体的水过滤项目，第一室、第二室和第三室之间的相对尺寸可以是任何合适的值。通常，根据图7的三个室的构造可以特别地适合于用附加的抗菌过滤和保护来处理原水。
第一室102和第二室104均可独立地为任何合适的形状。第一室102和第二室104的合适形状的非限制性示例包括圆柱体、拉长圆柱体、立方体、拉长立方体、棱锥体、拉长棱锥体、椭圆形和拉长椭圆形。
在另一实施例中，如图1E所描绘的，水过滤装置100还包括具有第一入口106a和第一出口106b的第一排放管106，其中，水从第一室102经由第一入口106a通过第一出口106b传输到第二室104。在某些情况下，如图1E所描绘的，第一出口106b以第一距离“L1”位于第一入口106a上方，使得第一室102内的水在排出第一室102之前具有第一预定量的停留时间。在操作中,如图1E所描绘的，只要上水面122维持在第一出口106b的最低点106c处或维持在第一出口106b的最低点106c以下，就不会有水从第一室102排出，从而确保水有期望的停留时间。
在另一实施例中，如图1E所描绘的，水过滤装置还包括具有第二入口108a和第二出口108b的第二排放管108，其中，水从第二室104经由第二入口108a传输，并经由第二出口108b排出第二室104。在某些情况下，如图1E所描绘的，第二出口108b以第二距离“L2”位于第二入口108a上方，使得第二室104内的水在排出第二室104之前具有第二预定量的停留时间。在操作中,如图1E所描绘的，只要第二室内的上水面124维持在第二出口108b的最低点108c处或在第二出口108b的最低点108c以下，就不会有水从第二室104排出，以确保水有期望的停留时间。
在某些情况下，第一排放管106和第二排放管108的至少一部分均独立地具有0.125至0.75英寸、0.25至0.5英寸、0.25至0.375英寸或0.375至0.5英寸的内剖面直径。
在某些情况下，通过调节原水的来流速率来选择性地控制和/或调节第一预定停留时间。例如，可以将原水储存在具有原水出口的原水贮存器中，该原水出口具有流速控制器。在该设计中，终端用户可以调节流速控制器使期望体积的原水引入到第一室102中，从而对于期望体积的原水确保了所需的停留时间。
在该水过滤装置用于“点使用”以及具有相对轻的重量以用于便携式应用的精神下，第一室102的内处理体积“V1”和第二室104的内处理体积“V2”可以独立地为任何合适的值。在某些情况下，第一内处理体积V1通常代表第一多个无机颗粒114的装载体积；第二内处理体积V2通常代表第二多个无机颗粒116的装载体积。第一处理体积“V1”和第二处理体积“V2”均独立地为1500至4500立方英寸、2000至4000立方英寸、2500至3500立方英寸、1500至2000立方英寸、2000至2500立方英寸、2500至3000立方英寸、3000至3500立方英寸、3500至4000立方英寸或4000至4500立方英寸。
在该水过滤装置用于“点使用”以及具有相对轻的重量以用于便携式应用的精神下，水过滤装置100的高度“L”以及这里所描述的“L1”和“L2”可以具有任何合适的值。在某些情况下，装置高度“L”是17至36英寸、18至32英寸、19至28英寸、20至24英寸或21至23英寸。第一排放管高度“L1”为10至30英寸、11至27英寸、12至24英寸、13至21英寸或14至18英寸。第二排放管高度“L2”为8至27英寸、9至23英寸、10至19英寸、11至16英寸或12至14英寸。
在一个或多个实施例中，第一多个无机颗粒114和第二多个无机颗粒116均可独立地包括一种或多种类型的多孔颗粒，诸如多孔陶瓷颗粒、蒙脱石粘土、珍珠岩、蛭石、沸石、漂白土(Fuller’s earth)、硅藻土(diatomatiousearthzeolite)或它们的组合。在某些情况下，第一多个无机颗粒114和第二多个无机颗粒116均独立地包括多孔陶瓷颗粒。
合适的多孔颗粒包括商业可购得的多孔颗粒，如伊利诺伊州布法罗格罗夫市的Profile Products有限责任公司(Profile Products,LLC of Buffalo Grove,IL)的Profile Porous Ceramic颗粒。这些多孔陶瓷颗粒是粘土类蒙脱石颗粒，从密苏里州(MS)的蓝山(Blue Mountain)选择性地开采，并煅烧到诸如1000℃的高温而制成多孔陶瓷颗粒。在某些情况下，多孔陶瓷颗粒在#5号筛上通过不少于95％，并且在#30号筛上保留不少于95％。这些颗粒选择性地称作“5x30”颗粒。在某些其他情况下，多孔陶瓷颗粒在#24号筛上通过不少于95％，并且在#48号筛上保留不少于95％。这些颗粒选择性地称作“24x48”颗粒。在其他情况下，多孔陶瓷颗粒在#10号筛上通过不少于95％，并且在#20号筛上保留不少于95％。这些颗粒选择性地称作“10x20”颗粒。在其他情况下，多孔陶瓷颗粒在1/2″号筛上通过不少于95％，并且在#6号筛上保留不少于95％。这些颗粒选择性地称作“1/2″x6”颗粒。
5x30、10x20、24x48和1/2″x6多孔陶瓷颗粒的非限制性示例分别包括可从伊利诺伊州布法罗格罗夫市的Profile Products有限责任公司购得的商品名为“MVP”、“Fieldand Fairway”、“Greens Grade”和“Orchid Mix”的多孔陶瓷颗粒。下面的表1A和表1B中列出了这些颗粒的非限制性的颗粒分布值。
表1A
表1B
多孔颗粒的平均孔尺寸可以是任何合适的值。在某些情况下，平均孔尺寸按直径计的范围为0.1至20微米、0.5至18微米、1.0至16微米、2.0至14微米、2.5至12微米、3.0至10微米、3.5至8微米、0.5至2.5微米、2.5至5.0微米、5.0至7.5微米、7.5至10.0微米、10.0至12.5微米、12.5至15.0微米、15.0至17.5微米或17.5至20.0微米。
在某些情况下，与若干种类型的砂子相比，多孔陶瓷颗粒具有如下面的表2示出的平均表面积。
表2
在某些其他情况下，多孔陶瓷颗粒具有范围为1-200毫克当量每100克(meq/100g)、2-100meq/100g、5至50meq/100g、10至30meq/100g、15至25meq/100g或它们的任意组合的阳离子交换能力(CEC)。在某些其他情况下，多孔陶瓷颗粒具有50至90％或70至85％的总孔隙度，总毛管孔隙度为30至50％或37至45％，总非毛管孔隙度为25至50％或30至40％。在某些其他情况下，多孔陶瓷颗粒具有每立方厘米0.45至0.75、0.55至0.65克干重的密度。
往回参照颗粒的阳离子交换能力，在不意图受任何具体理论限制的情况下，相信的是，金属氧化，并与水在多孔陶瓷颗粒内的阳离子交换位点上交换银、铜和锌的阳离子。这个所谓的“阳离子网基体理论(Cation web Matrix Theory)”解释了为什么根据本发明一个或多个实施例描述的装置随着时间的过去变得更有效，虽然水中的离子的交换不改变。相信的是，每个装置有大约1.2亿至1.5亿个颗粒可以装载有金属离子，当与移动过的微生物接触时，与细胞膜进行交换并将通过的生物体灭活。在这方面扩展开来的话，微生物自身可以促进外颗粒内的阳离子网的发展。它们被捕集在颗粒内的胴体吸收金属阳离子，进一步提高了装置内的生物体的灭活效果。
在不意图受任何具体理论限制的情况下，相信的是，存在于无机颗粒114、116内的孔帮助破坏病原体。例如，随着重力使水通过水过滤装置，病原体被迫使进入孔的空间，被捕集在其内，病原体在孔的空间内会缺少氧和营养，与金属阳离子接触并变成灭活的。图10A和图10B是示出细菌被多孔陶瓷颗粒捕集和/或被捕集在多孔陶瓷颗粒内的显微图像。
在另一实施例中，如图1E所描绘的，水过滤装置100还包括扩散器126，扩散器126用于在原水进入到无机颗粒114上之前使原水扩散。扩散器126选择性地与第一多个无机颗粒114分隔开。在不意图受任何具体理论限制的情况下，相信的是，扩散器126用于降低原水流入能量并帮助降低在无机颗粒114表面层处或该表面层附近的流扰动。扩散器126选择性地为筛或网，并可以是任何合适的材料。用于扩散器126的材料的非限制性示例包括金属、金属合金、塑料、聚合物、天然或合成聚合物或者它们的组合。在某些情况下，水过滤装置100还可以包括选择性地与碎屑过滤器一起结合在扩散器内的诸如精细滤网和/或滤布的过滤器，作为额外水平的过滤，从而提供与简单地降低水流入能量相比提高的水平的性能。
在另一实施例中，如图1F所描绘的，水过滤装置的第一出口106b和第二出口108b均可以分别独立地设置转折部分106c、108c。在某些具体情况下，转折部分106c、108c相对第一入口106a和第二入口108a成80至100度或85至95度的角度。在不意图受任何具体理论限制的情况下，相信的是，转折部分106c和108c可以帮助减少因附近的碎屑和废物造成的第一入口106a和第二入口108a的堵塞。
在另一实施例中，如图1F所描绘的，第一室102和第二室104均可以独立地包括第一下部144和第二下部146。在某些情况下，下部144、146可以包含一层或多层诸如1/2″x6或“Orchid Mix”颗粒的具有相对较大尺寸的无机颗粒。在某些其他情况下，第一下部144可以与设置在第一室102内的第一透水分隔层148分隔开并被第一透水分隔层148限定，第二下部146可以与设置在第二室104内的第二透水分隔层150分隔开并被第二透水分隔层150限定。然而，将理解的是，透水分隔层148、150仅是可选择的并非必须需要。第一分隔层148和第二分隔层150可以是透水而不透碎屑、废物或无机颗粒114、116的任何合适材料。用于第一分隔层148和第二分隔层150的合适材料的非限制性示例可以包括金属、金属合金、塑料、聚合物、天然或合成织物(诸如土工织物)和/或相关复合物。在某些情况下，土工织物是能够分隔、过滤、加强或滤水的可渗透性织物。在不意图受任何具体理论限制的情况下，相信的是，将第一下部144内的第一入口106a设置成受第一分隔层148保护并将第二下部146内的第二入口108a设置成受第二分隔层150保护，这有助于减少系统堵塞并有助于延长装置的操作寿命。
在另一实施例中，如图1G所描绘的，第一入口106a可以具有被滤层106e的材料覆盖并执行与分隔层148的功能相似的功能的放大端部106d，第二入口108a可以具有被滤层108e的材料覆盖并执行与分隔层150的功能相似的功能的放大端部108d。
在另一实施例中，如图1H所描绘的，第一室102的第一顶部152和第一底部154以及第二室的第二顶部156和第二底部158均独立地包括平均颗粒尺寸大于第一多个无机颗粒112和第二多个无机颗粒114的平均颗粒尺寸的多个无机颗粒。该设计可以有助于提供更大的沉淀物捕集以及更容易的装置维护。在该设计中，顶部152、156和底部154、158均可以独立地包括多于一种的无机颗粒，只要该无机颗粒的平均颗粒尺寸大于室102、104主体内的无机颗粒的平均颗粒尺寸。例如，顶部152、156和底部154、158均可以独立地包括多孔陶瓷颗粒5x30和10x20，同时主体包括多孔陶瓷颗粒24x48。
在变型中，顶部152、156和底部154、158均可以独立地包括颗粒支撑基体，以减小相对较大的无机颗粒的移动以及进一步改善碎屑和废生物体的捕集。颗粒支撑基体的非限制性示例包括合成和/或非合成纤维网。纤维网结构的具体有用示例可以包括从尼龙或聚合物纤维获得的用作草皮控制垫(turf control mat，TCM)的纤维网结构，作为互联基体。该设计可用的TCM结构的一些具体示例包括由总部在荷兰的Colbond美国出售的商品名为“Enkamat”的三维垫。
在一个或多个实施例中，无机颗粒114、116可以是任何合适的形状。根据具体的饮用水需要，可以以包括砂砾、小颗粒、谷粒、薄片、棒状、粉末、圆柱体、棱锥体、立方体和它们的组合的一种以上的形状以及以它们的各种尺寸来设计和构造无机颗粒114、116。
如从图1A-1E描绘的水过滤装置100的非限制性设计所能看到的，第一室102和第二室104内的水流以及从第一室102至第二室104的水流均可以独立地由重力驱动。因此，可以在外部能量(诸如电能)受资源和/或经济问题限制的发展中世界的某些区域使用水过滤装置100。
在另一实施例中，第一室102和第二室104均可以独立地包括杀生物剂128。在某些情况下，第一室102和第二室104都包括杀生物剂128。为了平衡过滤功效和材料与执行成本，在某些情况下，杀生物剂128可以仅包括在第二室104内而不包括在第一室102内。杀生物剂128可以设置在第二室104的任何合适部分中。在某些情况下，如图1E所描绘的，杀生物剂128与第二多个无机颗粒116相互混合。在某些情况下，杀生物剂128包括从由含铜杀生物剂、含银杀生物剂、含锌杀生物剂、含卤素杀生物剂、阳离子清洁剂、有机酸和它们的组合组成的组中选择的制剂。在某些情况下，杀生物剂128包括银粉(ground silver)、银合金、胶质银、硝酸银、银脱水物(silver dehydrate)、铜粉(ground copper)、铜合金、硫酸铜、锌粉(ground zinc)、锌合金、黄铜、碘、氯化锌、氧化锌、苯扎氯铵、西吡氯铵、山梨酸、苯甲酸或它们的组合。在某些情况下，杀生物剂包括锌、铜和银中的一种或多种。在某些具体情况下，在使用时，存在于杀生物剂中的银和铜具有0.001至0.020或0.005至0.015的银/铜重量比。在某些其他具体情况下，在使用时，存在于杀生物剂中的锌和铜具有0.05至0.20或0.10至0.15的锌/铜重量比。在某些其他具体情况下，在使用时，存在于杀生物剂中的银和锌具有0.025至0.015或0.05至0.01的银/锌重量比。
在某些具体情况下，杀生物剂128包括以例如棒状、针状、薄片、小颗粒和它们的组合的形状存在的银、铜和/或锌颗粒。在其他具体情况下，银、铜和/或锌颗粒的至少一部分均独立地在#10尺寸筛上通过不少于95％，并且在#200尺寸筛上保留不少于95％。在其他具体情况下，银、铜和/或锌颗粒的至少一部分均独立地在#16尺寸筛上通过不少于95％，并且在#150尺寸筛上保留不少于95％。在其他具体情况下，银、铜和/或锌颗粒的至少一部分均独立地在#25尺寸筛上通过不少于95％，并且在#100尺寸筛上保留不少于95％。
在不意图受任何具体理论限制的情况下，相信的是，诸如铜、银和锌的某些金属的带正电离子吸引并结合到病原生物的带负电的细胞壁。还相信的是，铜离子和锌离子破坏病原细胞壁的渗透性；银离子进入病原生物，干预蛋白酶的合成。在多数情况下，仅仅破坏细胞壁可以足以将病原生物灭活。
存在于相对较小且表面积较大的颗粒中的金属的离子化倾向于在水中提供更高的离子化交换并病原体减少得更多。在某些情况下，相信的是，包括银、锌和铜在内的杀生物金属使水电离产生带正电离子，然后带正电离子使它们自身附着到诸如细菌的病原体细胞壁，破坏并将病原体灭活。当与无机颗粒116结合时，带正电离子可以吸附到无机颗粒上，产生阳离子网基体116，从而与水过滤装置100的杀生物效果产生协同作用。此外，无机颗粒114、116捕集病原体，因此，在已经存在带正电离子的情况下，病原体上的负电荷有助于将带正电杀生物离子吸引到无机颗粒114、116上。这还改善了水过滤装置100的协同杀生物效果。
在一个或多个实施例中，然而，将理解的是，相对于期望的水流来平衡金属的尺寸，对于较细小的颗粒尺寸，通常流过金属颗粒的水流比较缓慢。另外，相信的是，碳酸钙有助于增大在第二过滤容器内和排出第二过滤容器的水的pH值。还相信的是，钙离子Ca2+通过它们的正电荷附着到通常带有负电荷的诸如粘土颗粒的无机颗粒，从而提高排放水的清澈度并降低排放水的浊度。
在另一实施例中，第一室102和第二室104均可以独立地包括有毒金属吸附剂，有毒金属吸附剂选自于由铁氧化物、锰氧化物、氢氧化铝、氧化铝、骨粉、铁矿石、金属填充物、带正电和带负电树脂、小颗粒状活性炭和它们的组合组成的组。在使用时，可将有毒金属吸附剂容纳在可拆卸的袋中，以便于放入和取出。用于容纳有毒金属吸附剂的袋可以是渗透水并且不使有毒金属吸附剂的任何材料从袋中漏出的任何合适的材料。有毒金属吸附剂可以位于第一多个无机颗粒和第二多个无机颗粒的顶部上，使得水在排出而进入第一多个无机颗粒或第二多个无机颗粒之前接触有毒金属吸附剂。为了平衡过滤功效和材料与执行成本，在某些情况下，可以将有毒金属吸附剂包括在第一室102和第二室104的一个或两个中。在不意图受任何具体理论限制的情况下，相信的是，有毒金属吸附剂对于捕集是有益的，并因此降低了水中砷化物、砷酸盐(酯)和/或氟化物的浓度。在某些情况下，铁氧化物选自于由FeO、Fe3O4、Fe2O3、α-Fe2O3、β-Fe2O3、γ-Fe2O3、ε-Fe2O3、(Fe(OH)2)、(Fe(OH)3)、(α-FeOOH)、(β-FeOOH)、(γ-FeOOH)、(δ-FeOOH)、(Fe5HO8·4H2O)、FeOOH和它们的组合组成的组。在某些其他情况下，锰氧化物选自于由MnO、Mn3O4、Mn2O3、MnO2、Mn2O7和它们的组合组成的组。
在另一实施例中，如图1E所描绘的，生物膜区域118设置在无机颗粒114的顶部上。在不意图受任何具体理论限制的情况下，相信的是，包含在生物膜内的有益生物有助于破坏包含在原水中的一种或多种病原体。有益生物可以自然地源于原水或可以从外部源添加。在某些情况下，生物膜可以包括诸如多孔陶瓷颗粒的基底来支撑有益生物。同时，无机颗粒还可以设置有某一水平的孔隙率，以协同地为需氧的有益生物提供安全的位置，以使其在生物处理室中于水/颗粒界面处生存和生长。
在某些情况下，生物膜区域118的厚度达到3.0英寸。在某些具体情况下，生物膜区域118的厚度为0.1至3.0英寸、0.1至2.5英寸、0.1至2.0英寸、0.1至1.5英寸、0.1至1.0英寸或0.1至0.5英寸。
在一个或多个实施例中，原水被引入到第一室102的顶部上并通过重力向下流过无机颗粒。原水首先通过诸如扩散器126的扩散板，扩散板降低了输入的水和大的碎屑的破坏力并保护脆弱的生物层。在不意图受任何具体理论限制的情况下，相信的是，无机颗粒用作捕集水生颗粒和较大的生物体(原生动物、蠕虫和包囊)的物理障碍，使它们积累在无机颗粒的最上层中。被捕获在无机颗粒最上层中的有机材料和生物体最终可以成为被称作稠密种群，其被称为诸如生物膜区域118的生物层。
随着水通过生物膜区域118，在生物膜区域118中驻留的有益生物可将诸如寄生虫、细菌、病毒的微生物污染物和有机污染物消耗。原生动物、蠕虫和包囊太大不能通过前几层无机颗粒而被留在生物膜区域118内。由于有益生物需要一些水分存活，所以将充足的水提供到第一室102，使得生物膜区域118在任何操作时间点均不断地与水接触。在某些情况下，为了确保传送充足的氧来保持有益生物的功能性，在生物膜区域118上方不断地保持薄的水层120来保持有益生物湿润和有活力。
无机颗粒114、116可以用作微沉淀床(microscopic sedimentation bed)，其用于使水通过，帮助降低浊度、气味、味道和/或从水中捕集有害微生物。无机颗粒的形状和尺寸可以改变以适于生物膜区域118的形成，因此使过滤工艺有效。在水已经通过诸如多孔陶瓷颗粒的无机颗粒的主体时，诸如30至60％的显著百分比的微生物污染物被生物处理级除去。
在一个或多个实施例中，该水过滤装置可以是便携式的或是固定式的。固定式的水过滤装置可以用于社区使用，或者这些装置可被称作社区装置。当设计成便携式时，水过滤装置可以具有从由15至36英寸之间的纵向长度、25至200磅的总干重、直径为10至24英寸的横截面和它们的组合组成的组中选择的尺寸。在某些情况下，总干重可以为30至150磅、35至125磅、40至85磅、45至80磅、50至75磅、35至45磅、45至50磅、50至55磅、55至60磅、60至65磅、65至70磅、70至75磅、75至80磅、80至85磅或85至90磅。当设计为固定式时，水过滤装置可以具有从由30至110英寸之间的纵向长度、120至8000磅的总干重、直径为20至60英寸的横截面和它们的组合组成的组中选择的尺寸。在某些情况下，固定式水过滤装置的总干重可以具有1000至6000磅、1000至3000磅、2000至5000磅或2000至6000磅的总干重。
经过滤的水流出第二出口108b并可以收集在安全的储存容器中以防止后处理污染。过滤装置100的平均流速可以为每小时4至10升，足以为四口之家提供充足的水以供他们每日饮用和烹饪需要。假设每人每天需要饮用2升水，则5口之家需要10升。水过滤装置100在5小时内可以产生20、25、30或更多升，15升用于烹饪和洗澡。因此，根据本发明一个或多个实施例的水过滤装置的水产生能力很好地适于该需求。
在另一实施例中，如图2所描绘的，第一室102的横截面直径“D1”不同于，具体地小于第二室104的横截面直径“D2”。相对于图1E中的“D2”该设计的“D2”延长，并表示用于某些具体项目的较宽的杀生物室。在该设计中，水过滤装置100的总干重可以为10至50磅，比参照图1E的水过滤装置100更重。
在某些情况下，第一室102和第二室104之间的体积比可以是10:1至1:10、8:1至1:8、6:1至1:6、4:1至1:4或2:1至1:2。在某些具体情况下，如图1E所描绘的，第一室102和第二室104之间的体积比是1.5:1至1:1.5或1.1:1至1:1.1。在其他具体情况下，如图2所描绘的，第一室102和第二室104之间的体积比是1:1.5至1:2.5或1:1.8至1:2.2。
图3的水过滤装置100示出了图1E的水过滤装置100的变型。在该设计中，整体高度为“H1”的第一室102位于第二室104上方。可以根据包括第一室102的高度“H1”和第一室102的横截面直径“D1”等在内的各种参数来确定水在第一室102内的期望停留时间。在达到期望的停留时间之前，在装置100外部可控制的控制阀330保持关闭以防止水流到第二室104内。相似地，也可通过第二室104的高度“H2”和横截面直径“D2”确定水在第二室104内的期望停留时间。在水过滤装置100用于“点使用”并具有适于便携式应用的尺寸的精神下，值“H1”、“H2”、“D1”和“D2”可以适当地改变。例如，“H1”可以等于、大于或小于“H2”。“D1”可以等于、大于或小于“D2”。在某些情况下，如图4所描绘的，水过滤装置100具有比图3的水过滤装置100更宽的第二室104。
在另一实施例中，如图5所描绘的，水过滤装置100仅包括杀生物室104，但它是“D2”值更大的更大形式。该装置100被设计成：装入水，在晚上停留8至12小时的停留时间，并在第二天早上将水排放到一个或多个桶530中。用户从桶530中取水，并在排水之后再将水装入装置100。只要满足期望的停留时间以确保水质，一天就可以再装入水一次或多次。该装置100可以具有50至200磅、75至150磅、85至125磅、90至120磅或95至115磅的更大的总干重。
在另一实施例中，如图8A所描绘的，水过滤装置100a被设置成用于社区使用，或者可选择地称作“社区单元100a”。如在本文中别处描述的，下部804包括平均颗粒尺寸比包含在上部802中的无机颗粒的平均颗粒尺寸更大的无机颗粒。社区单元100a可以具有适于社区使用的任何尺寸。在某些情况下，社区单元100a具有以下尺寸中的一个或多个：41至51、43至49或45至47英寸的单元宽度/直径“W”，35至41、36至40或37至39英寸的用于具有杀生物颗粒的上部802的单元高度“H2”，3至9、4至8或5至7英寸的用于具有底部颗粒的下部804的单元高度“H1”，以及1000至3000磅、1500至2500磅或1750至2250磅的总干重。使用者可以通过导管806取到处理过的水，导管806具有容纳在下部804中的末端808。导管806可以具有从单元100a的底部起算的任何合适的高度“L”。在某些情况下，高度“L”小于28英寸、25英寸、22英寸或19英寸。在操作过程中，水层810被选择性地维持在上部802的顶部上。
在另一实施例中，如图8B所描绘的，作为图8A的社区单元100a的变型，提供了社区单元100b，用于规模相对较大的社区的消耗。在某些情况下，社区单元100b具有以下尺寸中的一个或多个：41至51、43至49或45至47英寸的单元宽度/直径“W”，83至89、84至88或85至87英寸的用于具有杀生物颗粒的上部802的单元高度“H2”，3至9、4至8或5至7英寸的用于具有底部颗粒的下部804的单元高度“H1”，以及2000至6000磅、3000至5000磅或3500至4500磅的总干重。
根据本发明一个或多个实施例的水处理/过滤装置(诸如参照图1A-1H、2-3、7、9的装置100和参照图8A、图8B的装置100a、100b)可以与诸如图9中描绘的储存单元902的储存单元结合使用。为了示出的目的，图9描绘了水处理/过滤装置900，其包括可拆卸地结合到储存单元902的参照图1F的装置100。从下部146排出的水可以通过导管904流入储存单元902。导管904具有容纳在下部146中的第一末端906和容纳在储存单元902中的第二末端908。使用者通过控制阀910从储存单元902中取到处理过的水。储存单元902可以包括与第一室和/或第二室中使用的颗粒和杀生物组分相同的颗粒和杀生物组分，然而，无机颗粒和/或杀生物剂的量可以根据水消耗需求而改变。在不意图受任何具体理论限制的情况下，相信的是，与水的离子交换对储存单元中的水继续杀菌，因此，在用第一室和/或第二室处理过之后，将水储存在储存单元中进一步降低了某些健康风险。可以将杀生物组分限定在具有穿孔的袋内，可选择地，限定在由合成纤维制成的袋内，从而可以减少甚至防止杀生物媒质外流，同时极大地保留了用于杀菌目的的金属离子交换。
在具有储存单元的情况下，可以将杀生物组分容易地放置并容纳在储存单元内。在某些情况下，储存单元的壁或外表面可以由诸如塑料、不透水的纸的柔性材料或任何其他合适材料制成。在不意图受任何具体理论限制的情况下，相信的是，储存单元不是必须想要使水通过，但始终将铜、锌和/或银的离子交换提供给储存水。在某些具体情况下，储存单元可以设置成可拆卸的单元。
在某些情况下，排放或储存的水中的铜浓度为1ppm(百万分之)至500ppb(10亿分之)、500ppb至100ppb或99ppb至10ppb。排放或储存的水中的锌浓度为不大于5.0ppm、不大于2.5ppm、从999ppb至500ppb或从499至100ppb。
根据本发明的另一方面，提供了一种水过滤组合物。在一个实施例中，水过滤组合物包括与杀生物剂、pH调节剂、有毒金属吸附剂和它们的组合中至少一种混合的多个无机颗粒，在本文中，所有这些组分在上面被描述。在某些情况下，水过滤组合物包括根据涉及图1A-1E和图2-5的一个或多个实施例的第二室104中的非水干成分。在另一实施例中，为了便于终端用户使用，将水过滤组合物单独地包装。水过滤组合物可以具有任何合适的包装尺寸。包装尺寸的非限制性示例包括0.5至25磅包装、25至75磅包装、75至100磅包装或100至200磅包装、200至1000磅包装、1500至2500磅包装。包装可以是任何合适的材料，例如，抗应力、化学惰性和/或防水的材料。非限制性的包装材料包括合成纤维、塑料、聚合物、上蜡天然纤维、皮革、大的聚合物编织袋(woven poly bulk sack)和它们的组合。
在另一实施例中，水过滤组合物可以包括增加有这里描述的一种或多种杀生物剂、pH调节剂和/或有毒金属吸附剂的非多孔无机颗粒。在某些具体情况下，水过滤组合物包括作为非多孔无机颗粒的砂子以及多个银、铜和/或锌的棒、薄片、针、小颗粒等。
如这里所描述的水过滤组合物可以与任何现有的技术结合使用。例如，如图6所描绘的，终端用户可以购买水过滤组合物，并将水过滤组合物设置在合适的容器中来一起形成水过滤室602。水过滤室602与第一导管106和第二导管108一起形成附加了水过滤的装备600。该附加了水过滤的装备可以结合到用户自己可能已拥有的但过滤效果不令人满意的任何现有的水处理单元650。现有的水处理单元650可以包括细砂630。现有的水处理单元650的非限制性示例可以包括如慢砂过滤装置、Biosand(生物砂)装置等已知的水处理单元。根据本发明一个或多个实施例的附加了水过滤的装备为这些现有的社区水过滤系统提供了成本低廉的补充，从而改善了水质。这对水质相对差并且改善水质的方法相对有限的发展中世界的水过滤系统尤其有利。
根据本发明的另一方面，是一种提供用于饮用、烹饪和洗澡的水的方法。在一个实施例中，如图11所描绘的，该方法总体上以1180示出。在步骤1102，提供水过滤装置，该水过滤装置具有第一室和第二室，第一室包括第一多个无机颗粒，第二室包括第二多个无机颗粒并与第一室水连通。在步骤1104，将原水引入第一室中并经过第一预定停留时间，从而形成第一处理水。在步骤1106，使第一处理水进入第二室并经过第二预定量的停留时间，从而形成第二处理水。在步骤1108，收集第二处理水，用于饮用、烹饪和洗澡。这里，方法1180代表使用如在本文中别处所描述的具有两个以上室的水过滤装置的水过滤方法。
在另一实施例中，如图11所描绘的，总体上以1190示出的方法代表方法1180的变型。这里，方法1190代表使用如在本文中别处所描述的具有单一室设计的水过滤装置的水过滤方法。在步骤1112，提供水过滤装置，该水过滤装置具有包括多个多孔无机颗粒和杀生物剂的室。在步骤1114，将原水引入室中并经过预定停留时间，从而形成处理水。在步骤1118，收集处理水，用于饮用、烹饪和洗澡。
在提供对本发明一个或多个实施例的附加描述的过程中，下面的示例是非限制性的。
示例
示例1
根据图1A-1E用下面列出的参数构造样品水过滤装置。该样品装置的高为22英寸，直径为14英寸。第一排放管的第一出口在底部以上15英寸，第二排放管的第二出口在底部以上13英寸。第一室和第二室都包括5x30多孔陶瓷颗粒。第二室还包括作为杀生物剂的银粉、铜粉和硫酸铜。另外，第二室还包括作为pH调节剂的碳酸钙。整个装置的总干重为大约53磅。
示例2
根据图1A-1E用下面列出的参数构造样品水过滤装置。该样品装置的高为22英寸，直径为14英寸。第一排放管的第一出口在底部以上15英寸，第二排放管的第二出口在底部以上13英寸。第一室和第二室都包括24x48多孔陶瓷颗粒，第一室和第二室具有1/2”x6多孔陶瓷颗粒的底层，该底层位于区域144和146中或者区域154和158中，以防止较小颗粒从该单元移出或不期望的排出。第二室还包括作为杀生物剂的银粉、铜粉、锌合金和硫酸铜。另外，第二室还包括作为pH调节剂的碳酸钙。整个装置的总干重为大约60磅。
示例3
除了在装置中不包括碳酸钙之外，基本上根据示例2的装置来构造样品水过滤装置。
示例4
除了两个室均包括杀生物剂且装置中不包括碳酸钙之外，基本上根据示例2的装置来构造样品水过滤装置。
示例5
根据图2用下面列出的参数构造样品水过滤装置。该样品装置的高为22英寸，直径为17英寸。第一排放管的第一出口在底部以上15英寸，第二排放管的第二出口在底部以上13英寸。第一室和第二室都包括5x30多孔陶瓷颗粒。第二室还包括作为杀生物剂的银粉、铜粉和硫酸铜。另外，第二室还包括作为pH调节剂的碳酸氢钙。整个装置的总干重为大约75磅。
示例6
根据图2用下面列出的参数构造样品水过滤装置。该样品装置的高为22英寸，直径为14英寸。第一排放管的第一出口在底部以上15英寸，第二排放管的第二出口在底部以上13英寸。第一室和第二室都包括24x48多孔陶瓷颗粒。第二室还包括作为杀生物剂的银粉、铜粉、锌合金和硫酸铜。另外，第二室还包括作为pH调节剂的碳酸氢钙。整个装置的总干重为大约90磅。
示例7
根据图2用下面列出的参数构造另一样品水过滤装置。该样品装置的高为22英寸，直径为14英寸。第一排放管的第一出口在底部以上15英寸，第二排放管的第二出口在底部以上13英寸。第一室和第二室都包括24x48多孔陶瓷颗粒，第一室和第二室具有在每个室的底部的1/2”x6多孔陶瓷颗粒的底层，以防止颗粒从该装置移出或排出。第二室还包括作为杀生物剂的银粉、铜粉、锌合金和硫酸铜。另外，第二室还包括作为pH调节剂的碳酸氢钙以及其他试剂，包括铁氧化物、锰氧化物、骨粉、铁矿石、金属填充物、带正电和带负电树脂、氢氧化铝、氧化铝和它们的组合。
示例8
除了样品装置具有14英寸的直径之外，基本上根据示例7的装置来构造另一样品水过滤装置。
示例9
根据图5用下面列出的参数构造另一样品水过滤装置。该样品装置的高为22英寸，直径为18英寸。第二室(唯一的室)包括24x48多孔陶瓷颗粒。第二室还包括作为杀生物剂的银粉、铜粉、锌合金和硫酸铜。另外，第二室还包括作为pH调节剂的碳酸氢钙。该装置的总干重为大约100磅。
示例10
根据图5用下面列出的参数构造另一样品水过滤装置。该样品装置的高为22英寸，直径为18英寸。第二室(唯一的室)包括24x48多孔陶瓷颗粒。第二室还包括作为杀生物剂的银粉、铜粉、锌合金和硫酸铜。另外，第二室还包括作为pH调节剂的碳酸氢钙以及包括铁氧化物、锰氧化物、骨粉、铁矿石、金属填充物、带正电和带负电树脂和它们的组合在内的试剂。该装置的总干重为大约100磅。
示例11和12
在一个或多个实施例中，具体地讲，在示例11和12中，用于各种水分析方法的测试方案可以如下。来自标准方法(Standard Method，SM)的用于确定总大肠菌数的相关规定可以包括SM9222B和SM9223B；用于确定总大肠杆菌数的相关规定可以包括SM9221F和SM9223B；用于确定总粪大肠菌数的相关规定可以包括SM9222D；用于确定异养细菌数的相关规定可以包括SM9215B；用于确定水浊度的相关规定可以包括SM2130B和/或EPA180.1，其中，EPA代表美国环境保护局(United States Environmental Protection Agency)；用于确定pH值的相关规定可以包括SM4500H-B；用于确定病毒的相关规定可以包括SM1601和SM1602；用于确定原生动物的相关规定可以包括ASTM-D5916-96(2002)。
示例11
根据图1E的设计构造另一样品水过滤装置。第一容器和第二容器包括5x30多孔陶瓷颗粒。第二容器包括25g银粉、50铜粉、合适量的硫酸铜和2000g砂子大小的碳酸钙。对于该样品装置使用两种测试方法。使用多管发酵(MTF)法测量总大肠菌和大肠杆菌，多管发酵法使用肉桂酸蛋白胨肉汤(lauryl trytose broth)和大肠菌发酵乳糖在35摄氏度下产生酸和气体达48小时。使用膜过滤方法(MFM)转移粪大肠菌并测量粪大肠菌，其中，生物体在陪替氏培养皿中生长并在栅上计数。使用该样品装置分析粪大肠菌减少率。在一天各自进行十(10)个单独的测试，每个测试使用不同批次的原水，下面示出的表3a列出了测试结果。
表3a
还对表3a中涉及的每个相同水样进行了大肠杆菌减少率分析，下面示出的表3b列出了结果。
表3b
还对表3a中涉及的每个相同水样进行了总大肠菌减少率分析，下面示出的表3c列出了结果。
表3c
还对表3a中涉及的每个相同水样进行了浊度降低分析，下面示出的表3d列出了结果。使用该样品装置分析浊度降低。如这里所引用的，术语“NTU”指“NephelometricTurbidity Units(散射浊度单位)”，其代表水样的光折射。NTU值越高，水样越浑浊并且越不健康。根据该分析，不大于5NTU的NTU值认为可用于饮用和烹饪水使用。如从表3d中示出的过滤结果所可以看到的，在分析中，每天的平均NTU输出值完全在根据世界卫生组织(World Health Organization)的5NTU的推荐标准内或低于5NTU的推荐标准。
表3d
测试# 第一 第二 第三 第四 第五 第六 第七 第八 第九 第十
平均NTU输入 6 15 12 21 13 8 13 10 13 7
平均NTU输出 1323 1.3 2.2 3.1 3.0 2.3 2.9 3.0 3.7 2.2
降低率 232x 91％ 81％ 85％ 78％ 70％ 78％ 70％ 71％ 70％
还针对基于运行时间的大肠杆菌减少率评价了该样品装置。将装满原水的容器放置在样品装置内达12-16小时的停留时间段。在完成停留时间段之后的1小时、3小时和5小时输出水，加入未处理的原水使容器在任何时间点都保持满水。加入未处理原水使装置排出处理过的水，这是因为装置的内体积通常保持恒定。重复评价并将对应的大肠杆菌减少率记录在下面示出的表3e中。如从表3e所可以看到的，对于在12至16小时的停留时间段之后的1小时取出的水，看到了100％的大肠杆菌减少率，100％的大肠杆菌减少率表示该水已经过最佳的停留时间的处理。引入第一室中的未处理水推动第二室的水输出。还在3小时和5小时的时间点取了水样，目的在于评价这些排出的水部分的水质。由于对应的水部分可能包含停留时间小于12-16小时的初始停留时间的部分水，所以检查这些后来的时间点很重要。如从表3e所可以看到的，该样品装置能够生产大肠杆菌减少率合格的过滤水。
在初始12至16小时停留时间段之后的3小时或5小时取的水的值示出大肠杆菌的减少率有小程度的降低，然而仍完全在WHO所规定的安全饮用水标准内。在不意图受任何具体理论限制的情况下，相信的是，大肠杆菌减少率在3小时和5小时点降低是由于如下事实：在这些时间点过滤装置内的水的主体是具有相对长的停留时间的水和具有相对短的停留时间的水的混合物。
表3e
测试# 第一 第二
1小时后 100％ 100％
3小时后 100％ 99％
5小时后 100％ 99％
大肠杆菌初始计数 60 328
示例12
根据图1E的设计构造样品水过滤装置。第一容器和第二容器包括5x30多孔陶瓷颗粒。第二容器包括25g银粉、250铜粉、合适量的硫酸铜和4000g砂子大小的碳酸钙。使用该样品装置分析粪大肠菌减少率。在一天各自进行十二(12)个单独的测试，下面示出的表4a列出了测试结果。
表4a
还对表4a中涉及的每个相同水样进行了大肠杆菌减少率分析，下面示出的表4b列出了结果。
表4b
还对表4a中涉及的每个相同水样进行了总大肠菌减少率分析，下面示出的表4c列出了结果。
表4c
还对表4a中涉及的每个相同水样进行了浊度降低分析，下面示出的表4d列出了结果。如从表4d中示出的过滤结果所可以看到的，在分析中，每天的平均NTU输出值完全在根据世界卫生组织的5NTU的推荐标准内或低于5NTU的推荐标准。
表4d
还针对基于运行时间的大肠杆菌减少率评价了该样品装置。将装满原水的容器放置在样品装置内达12-16小时的停留时间段。在完成停留时间段之后的1小时、3小时和5小时输出水，加入未处理的原水使容器在任何时间点都保持满水。
在不同的日期重复评价并将对应的大肠杆菌减少率记录在下面示出的表4e中。如从表4e所可以看到的，对于在12至16小时的停留时间段之后的1小时取出的水，看到了100％的大肠杆菌减少率，100％的大肠杆菌减少率表示该水已经过最佳的停留时间的处理。在初始12至16小时停留时间段之后的3小时或5小时取出的水的值示出大肠杆菌的减少率无显著程度的降低。
表4e
测试# 第一 第二
1小时后 99.8％ 100.0％
3小时后 99.6％ 99.7％
5小时后 99.8％ 99.4％
大肠杆菌初始计数 1725 722
示例13
两个室，均将杀生物剂结合到多孔陶瓷颗粒-这适用于下面的图表和部分中的每一个。每个室包含在底部的1/2”x6的层，室的剩余部分包含24x48多孔陶瓷颗粒与以下杀生物组分的混合物：798g铜、100g锌、7.5g银、2.5g硫酸铜。
表5a
表5b
表5c
示例14
两个室，均将杀生物剂结合到多孔陶瓷颗粒-这适用于下面的图表和部分中的每一个。每个室包含在底部的1/2”x6的层，室的剩余部分包含24x48多孔陶瓷颗粒。两个室均包含以下的杀生物组分：798g铜、100g锌、7.5g银、2.5g硫酸铜。在通过该装置处理20升水后记录效率。在不意图受任何具体理论限制的情况下，该示例支持了如在本文中所描述的所谓的“阳离子网基体理论”，其中，如这里所示，随着时间推移，装置变得更有效，对于全部三种水测试指示菌，在20升水之后，60天后的测试是100％有效。
表6a
表6b
表6c
虽然已详细地描述了用于实施本发明的最佳方式，但本发明所属领域的技术人员将认识到用于实践由权利要求限定的本发明的各种可替换设计和实施例。

Claims (9)

1.一种水过滤装置，所述水过滤装置包括：
室，具有一起限定水处理空间的入口和出口，所述室包括设置在水处理空间内的杀生物剂和多孔陶瓷颗粒，
其中，多孔陶瓷颗粒具有范围为1-200毫克当量每100克的阳离子交换能力，
其中，杀生物剂包括银、锌和铜中的一种或多种，
其中，当所述水过滤装置充有水时，来自杀生物剂的带正电离子吸附到多孔陶瓷颗粒上。
2.如权利要求1所述的水过滤装置，其中，所述室还包括砂子。
3.如权利要求1所述的水过滤装置，所述水过滤装置具有从由15至36英寸的高度、25到200磅的总干重、直径为10到24英寸的横截面和它们的组合组成的组中选择的尺寸。
4.如权利要求1所述的水过滤装置，所述水过滤装置具有从由30至110英寸的高度、120到8000磅的总干重、直径为20到60英寸的横截面和它们的组合组成的组中选择的尺寸。
5.如权利要求1所述的水过滤装置，所述水过滤装置还包括过滤器，使得水在排放到多孔陶瓷颗粒之前接触过滤器。
6.如权利要求1所述的水过滤装置，所述水过滤装置还包括可拆卸的储存单元，所述可拆卸的储存单元被设置成容纳来自所述室的处理过的水。
7.一种水过滤包，所述水过滤包包括水过滤组合物，水过滤组合物包括多孔陶瓷颗粒和杀生物剂，
其中，多孔陶瓷颗粒具有范围为1-200毫克当量每100克的阳离子交换能力，
其中，杀生物剂包括银、锌和铜中的一种或多种，
其中，当所述水过滤组合物与水混合时，来自杀生物剂的带正电离子吸附到多孔陶瓷颗粒上。
8.如权利要求7所述的水过滤包，其中，水过滤组合物还包括砂子。
9.如权利要求7所述的水过滤包，所述水过滤包还包括将水过滤组合物装入以形成所述水过滤包的容器。
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