Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest urz adzenie filtracyjne do oddzielania cz astek z cieczy za pomoc a membran z w lókna lumenizowanego (dr azonego) tworz acego wi azk e w lókien. Takie urz adzenia filtra- cyjne oraz modu l filtracyjny, w którym zestawione jest wiele urz adze n filtracyjnych, nadaj a si e zw lasz- cza do oddzielania biomasy z wody lub ze scieków. Wynalazek dotyczy ponadto bioreaktora membra- nowego i sposobu oczyszczania wody wzgl ednie scieków. Zastosowanie filtrów membranowych do oczyszczania wody lub scieków jest w zasadzie znane. Porowate materia ly stosowane do filtracji wykonane s a na przyk lad z ceramiki lub stanowi a membrany polimerowe, na przyk lad z polietylenu, polipropylenu, polieterosulfonu lub tp. Zale znie od zastosowa- nia, wielko sci porów membrany znajduj a si e w zakresie od 0,001 do 1 µm. Przy filtracji membranowej rozró znia si e zasadniczo trzy ró zni ace si e rodzaje pracy, mianowicie „Dead end", „Crossflow" i „Submerged". Jako „Dead end" oznaczane s a takie zastosowania, przy któ- rych ciecz przeznaczon a do oczyszczania, w procesie okresowym, bez dalszej cyrkulacji, przeciska sie poprzez membran e. Cz astki zatrzymane przez membran e odk ladaj a si e na membranie, i z biegiem czasu eksploatacji powoduj a zablokowania i narosty na membranie. Tak wi ec, z biegiem czasu eks- ploatacji, dla utrzymania jednakowej zdolno sci przerobowej musi by c zwi ekszone ci snienie, lub te z przy zachowaniu niezmienionego ci snienia, spada zdolno sc przerobowa. Do wielkotechnicznego za- stosowania, w zakresie pracuj acych w ruchu ci ag lym urz adze n do oczyszczania wody pitnej lub scie- ków, takie sposoby filtracji nie nadaj a si e. Przy sposobie „Crossflow" oczyszczan a ciecz prowadzi si e wzd luz powierzchni membrany, w obiegu zamkni etym, i na podstawie ró znicy ci snie n pomi edzy t a stron a membrany i przeciwleg la stron a membrany, przeciska si e ciecz poprzez membrane, przy czym oddzielane cz astki zostaj a za- trzymane. Sposób ten wymaga stosowania ci snie n ró znicowych znacznie powy zej 500 m barów. Poza tym konieczne jest, aby w celu usuni ecia osadów tworz acych si e na membranie, znaczn a czes c nie- czyszczonej jeszcze cieczy podda c recyrkulacji. Powoduje to znaczne koszty eksploatacyjne. W sposobie „Submerged" membran e zanurza si e w oczyszczan a ciecz, i w przypadku mem- bran z w lókna lumenizowanego, w procesie podci snieniowym, produkt wprowadzany jest z zewn atrz do wewn atrz w lókna lumenizowanego i odprowadzany jest z wn etrza w lókna lumenizowanego. Ci- snienie ró znicowe pomi edzy otoczeniem zewn etrznym membrany i jej wn etrzem jest tu jednak wyra z- nie mniejsze ni z w przypadku filtracji typu „Crossflow". Przy zastosowaniu filtracji membranowej do obróbki wody lub scieków stosuje si e zwykle spo- sób typu „Submerged", przy którym membran e zanurza si e w oczyszczan a ciecz. Przy zastosowaniu filtrów membranowych w zakresie oczyszczania scieków powstaje problem polegaj acy na tym, ze wskutek tzw. „Fouling'u" lub „Bio-Fouling'u" na membranie powstaj a nak lady lub wytr acenia substancji chemicznych („Scaling") co prowadzi do osadów na membranach. Znane s a wi ec ju z ró zne sposoby i urz adzenia s lu zace do uwolnienia membran od tych osadów. W US 6 214 231 B1 opisane jest na przyk lad urz adzenie filtracyjne z zastosowaniem membran z w lókna lumenizowanego. Wiele membran z w lókna lumenizowanego jest tu zestawionych w zasad- niczo cylindryczn a wi azk e w lókien. Górne i dolne ko nce membran z w lókna lumenizowanego osadzo- ne s a w urz adzeniach mocuj acych. W ten sposób uzyskuje si e modu l w lókien lumenizowanych. Wiele usytuowanych obok siebie modu lów filtracyjnych tworzy kaset e filtracyjn a, któr a ustawia si e w oczysz- czanej cieczy. Z kasetami po laczony jest przewód odsysaj acy uzyskiwany produkt, który po laczony jest te z z górnymi zamocowaniami wi azek filtrów membranowych i odsysa z wn etrza poszczególnych membran z w lókna lumenizowanego ciecz oczyszczon a z cz astek. Aby membrany z w lókna lumeni- zowanego uwolni c od osadów odwraca si e kierunek przep lywu. Ciecz pod wysokim ci snieniem do- prowadza si e poprzez przewód odsysaj acy do wn etrza membrany z w lókna lumenizowanego, przy czym ciecz ta przechodzi z wn etrza na zewn atrz usuwaj ac osady z powierzchni membrany. Tego ro- dzaju sposób oznacza jednak przerw e w normalnej pracy filtracyjnej, a tym samym zmniejszon a zdol- nosc przerobow a. Poza tym sposób ten nie zapobiega osadzaniu si e na membranie zanieczyszcze n, lecz w najlepszym przypadku mo ze je usunac po ich powstaniu. W US 6 156 200 A równie z opisane zosta ly modu ly filtracyjne z wi azkami wydr azonych w lókien stanowi acych membrany, które w swej budowie odpowiadaj a w zasadzie tym z US 6 214 231 B1. Równie z tu wi azk e w lókien ustawia si e pionowo w oczyszczanej cieczy. Zamocowanie, w którym osa- dza si e dolne ko nce membran z w lókien dr azonych, zawiera otwory wylotowe gazu, poprzez które p echerze gazu wznosz a si e do góry wzd lu z zewn etrznej strony membran z w lókien dr azonychPL 203 416 B1 3 i zmniejszaj a przez to tworzenie si e osadów na zewn etrznych powierzchniach membran, oraz usuwaj a utworzone ju z osady. Podobne rozwi azanie opisane jest tak ze w WO 97/06 880 A2. Wspomniano tu ponadto, ze szczególnie dobre oczyszczanie mo zna uzyska c wtedy, gdy w lókna s a o piec do dziesi eciu procentów d luzsze od odst epu pomi edzy zamocowaniami, w których osadzone s a ko nce w lókien. Opisane urz adzenia do czyszczenia w lókien membranowych za pomoc a spr ezonego powietrza maja jednak t e wad e, ze konieczne s a przy tym du ze ilo sci spr ezonego powietrza aby zapewni c sku- teczne oczyszczenia w lókien membranowych. Zwi ekszony dop lyw spr ezonego powietrza do oczysz- czanej cieczy mo ze jednak wp lywa c negatywnie na inne parametry procesu, na przyk lad mo ze znacz- nie utrudni c dotrzymanie okre slonych zadanych zawarto sci tlenu. Minusem jest tak ze, ze stosowane ci snienia ograniczone s a do maksymalnych wysoko sci ci- snienia hydrostatycznego w zakresie stosowanych w lókien. Poza tym pr edko sc wznosz acych si e p e- cherzy powietrza zale zy nie od ilo sci wprowadzanego powietrza, lecz od wielko sci powstaj acych p e- cherzy. Sterowana regulacja dzia lania czyszcz acego urz adzenia jest wi ec w zasadzie niemo zliwa. Podobnie z trudem udaje si e równomierne roz lo zenie dzia lania powietrza wzd lu z d lugo sci membran z dr azonych w lókien. Za pomoc a opisanych uk ladów nie ma wi ec mo zliwo sci równomierne- go oczyszczania w lókien, najcz esciej o d lugo sci do dwóch metrów, na ca lej ich d lugo sci. Opisane powy zej publikacje ujawniaj a jednak tylko zastosowanie membran z w lókien lumeni- zowanych do oddzielania biomasy w bioreaktorach membranowych. Uwaga kieruje si e tu tylko na oddzielanie istniej acej biomasy, która jako biocenoza powsta la z istniej acych po zywek, w danych wa- runkach otoczenia. Nieuwzgl ednione s a jednak przy tym mechanizmy, które u latwiaj a powstawanie osadów na powierzchniach membran. W ramach bada n stanowi acych podstaw e niniejszego wynalazku stwierdzone zosta lo, ze okre- slone warunki otoczenia maj a znaczny wp lyw na wydajno sc oddzielania membran. Stwierdzono zw laszcza, ze okre slone warunki otoczenia silnie zwi ekszaj a biologiczny narost na powierzchni mem- brany („Bio-Fouling”), a tak ze przyczepno sc zawiesinowego materia lu. Celem wynalazku jest wi ec tak ze opracowanie takich warunków w o srodku filtracyjnym, które redukuj a ”Bio-Fouling” i osady na powierzchni membrany. Zadaniem wynalazku jest opracowanie urz adzenia filtracyjnego, które jest proste do zbudowa- nia i zajmuje ma lo miejsca, a przez d lugi czas utrzymuje wysok a zdolno sc przerobow a. Zw laszcza zawarte w urz adzeniu filtracyjnym membrany z lumenizowanego w lókna umo zliwiaj a ich równomierne czyszczenie na ca lej d lugo sci przy u zyciu mo zliwie ma lej ilo sci gazu, przy czym w urz adzeniu do oczyszczania scieków stworzone s a warunki, które z za lo zenia redukuj a tworzenie si e osadów na powierzchni membrany. Wynalazek dotyczy wi ec po pierwsze urz adzenia filtracyjnego do oddzielania cz astek z cieczy za pomoc a membran z lumenizowanego w lókna uj etego w wiazki w lókien. Poprzez membrany z w lók- na lumenizowanego, z zewn atrz do wewn atrz, przep lywa ciecz, a odfiltrowana ciecz odprowadzana jest przynajmniej z jednego z ich ko nców. Urz adzenie filtracyjne zawiera ponadto urz adzenie doprowadzaj ace gaz, aby z zewn atrz op lu- kiwa c gazem membrany z lumenizowanych w lókien. Cz escia urz adzenia doprowadzaj acego gaz jest wed lug wynalazku no snik, którego zewn etrzna powierzchnia obwodowa, przynajmniej cz esciowo, przepuszczalna jest dla gazu, z wewn atrz na zewn atrz. Wi azka w lókien nawini eta jest na t a ze- wn etrzn a powierzchni e obwodow a no snika. Taka konstrukcja urz adzenia filtracyjnego wed lug wynalazku jest oszcz edna pod wzgl edem miejsca i umo zliwia równomierne doprowadzanie gazu wzd lu z d lugo sci membran z lumenizowanego w lókna. Przez zastosowanie przepuszczalnego dla gazu no snika i nawini ecie wiazki w lókien na jego zewn etrzn a powierzchni e obwodow a, miejsca wylotu gazu znajduj a si e zawsze w bezpo sredniej bli- sko sci zewn etrznych powierzchni obwodowych membran z lumenizowanego w lókna. Wskutek tego zapewnione jest równomierne i bezpo srednie oddzia lywanie gazu na powierzchnie membran. Ilosc doprowadzanego gazu jest niewielka tak, ze w praktyce nie obserwuje si e zadnych negatywnych wp lywów pod wzgl edem zwiekszenia zawarto sci tlenu lub innych zak lóce n powodowanych gazem. Wielko sc wychodz acych p echerzyków gazu mo zna regulowa c w prosty sposób przez kszta lto- wanie zewn etrznej powierzchni obwodowej no snika. Na przyk lad zewn etrzna powierzchnia obwodowa mo ze zawiera c przelotowe otwory w odpowiedniej liczbie i o odpowiedniej wielko sci. Otwory lub szczeliny w zewn etrznej powierzchni obwodowej s a tak samo przydatne jak i ukszta ltowanie ze- wn etrznej powierzchni obwodowej w postaci siatki lub struktury szkieletowej. Zale znie od zadanegoPL 203 416 B1 4 rozk ladu wylotu gazu otwory przelotowe mog a znajdowa c si e na ca lej zewn etrznej powierzchni obwo- dowej lub tylko na jej cz esci. Dla szczególnie drobnego rozk ladu p echerzyków gazu, zewn etrzna po- wierzchnia obwodowa, ca la lub jej cz esc, mo ze by c wykonana z porowatego materia lu. Wybór mate- ria lu na no snik i jego zewn etrzn a powierzchni e obwodow a nie jest szczególnie ograniczony. Nadaj a sie w zasadzie wszystkie materia ly odporne na filtrowany o srodek i panuj ace przy filtracji warunki, na przyk lad wszystkie rodzaje tworzyw sztucznych. Zasadniczo stosowalna jest tak ze ceramika lub mate- ria ly metalowe. Równie z kszta lt no snika i ukszta ltowanie zewn etrznej powierzchni obwodowej nie s a zwi azane ze szczególnym ukszta ltowaniem. W celu nawini ecia membran z lumenizowanego w lókna szczególnie korzystne s a zewn etrzne powierzchnie obwodowe w postaci cylindrycznego p laszcza. Wielko sc no snika i jego zewn etrznej powierzchni obwodowej dopasowane s a odpowiednio do warunków zastosowania. Do zastosowania urz adzenia filtracyjnego wed lug wynalazku w celu oczysz- czania scieków, jako przydatne okaza ly si e zewn etrzne powierzchnie obwodowe no snika o d lugo sci 1 do 100 cm, korzystnie 5 do 70 cm i o srednicy 1 do 40 cm, korzystnie 5 do 20 cm. Do wprowadzania gazu, no snik na jednym ze swych ko nców, od jego strony czo lowej, ma przy- lacze gazu. Korzystnie jako gaz stosuje si e sprezone powietrze. Do specjalnych zastosowa n, na przy- k lad filtracji warunkach beztlenowych (anaerobowych) mo zna stosowa c tak ze inne gazy takie jak azot lub tp. Aby membrany z lumenizowanego w lókna, stosowane w urz adzeniu filtracyjnym wed lug wyna- lazku, ujac w jedn a wi azk e w lókien, ko nce membran z w lókna lumenizowanego zamocowane s a w przynajmniej jednej g lowicy przy laczeniowej. Ma ona przy lacze ssawne, które po laczone jest z pomp a w celu odprowadzania oczyszczonej cieczy z wn etrza membran z lumenizowanego wlókna. Ukszta ltowanie g lowicy przy laczeniowej i osadzenie ko nców membran z lumenizowanego w lókna mog a by c wykonane w sposób znany ze stanu techniki. Przyk lady opisane s a we wspomnianych wy- zej publikacjach. Wed lug wynalazku mo zliwe jest zamocowanie obu ko nców membrany z lumenizowanego w lók- na w tej samej glowicy przy laczeniowej. W odró znieniu od tego, mo zna równie z oba ko nce membrany z w lókna lumenizowanego osadzi c w osobnych g lowicach przy laczeniowych. W obu przypadkach zamocowania, nawini ecie wi azki w lókien na zewn etrzn a powierzchni e obwodow a no snika nast epuje tak, ze wszystkie ko nce membran z w lókna lumenizowanego skierowane s a do przy lacza ssawnego. Przy lacze ssawne znajduje si e przy tym w obszarze czo lowej strony ko nca, który jest przeciwleg ly do ko nca, przy którym znajduje si e przy lacze gazu. D lugosc, liczba i srednica membran z w lókna lumenizowanego dobrane s a do zadanego zasto- sowania. Do oczyszczania scieków w bioreaktorach membranowych nadaj a si e takie urz adzenia filtracyjne, w których ca lkowita powierzchnia membran z lumenizowanego w lókna ma powierzch- ni e filtracji 0,1 do 10 m 2 , zw laszcza 0,5 do 5 m 2 . Jako membrany z lumenizowanego w lókna za- sadniczo mog a by c stosowane wszystkie stosowane do celów filtracji i znane s a ze stanu techniki. Do oczyszczania scieków nadaj a si e na przyk lad takie materia ly, które wymienione zosta ly w WO 97/06 880 A2 i we wspomnianych tam publikacjach. Wed lug wynalazku korzystne s a membrany z lumenizowanego w lókna wykonane z ceramiki, zw laszcza z ceramiki z tlenku glinu, oraz mem- brany polimerowe z polietylenu, polipropylenu, polieterosulfonu lub ich mieszanek. Korzystne wielko sci porów znajduj a si e na przyk lad w zakresie od 0,001 do 1 µ. Warunki ci snieniowe mog a równie z odpowiada c opisanym w WO'880. Wiele urz adze n filtracyjnych zestawione w jeden modu l filtracyjny, który równie z jest przedmio- tem wynalazku. Zestawienie urz adze n filtracyjnych w jeden modu l mo zna dokona c w sposób znany ze stanu techniki dla podobnych urz adze n. Na przyk lad modu l filtracyjny mo ze posiada c odpowiednie uchwyty, w których zamocowane s a urz adzenia filtracyjne w okre slonym po lo zeniu wzgl edem siebie. Korzystnie urz adzenia filtracyjne ustawione s a wed lug wynalazku mo ze by c pionowo obok siebie, przy czym strona od której doprowadza si e gaz znajduje si e u do lu. Korzystnie umieszcza si e w module filtracyjnym tyle urz adze n filtracyjnych, ze powstaje powierzchnia filtracyjna 50 do 700 m 2 /m 3 zajmo- wanej przestrzeni, a zw laszcza 100 do 400 m 2 /m 3 . Do równoleg lej eksploatacji urz adze n filtracyjnych zawartych w module filtracyjnym s lu zy wspólne doprowadzenie gazu. Celowe jest równie z wspólne odprowadzenie oczyszczanej cieczy, stanowi acej produkt filtracji. Przewody rozdzielcze do doprowadzania gazu i odprowadzania produktu filtracji, dla poszczególnychPL 203 416 B1 5 urz adze n filtracyjnych, korzystnie mog a by c zintegrowane z urz adzeniami mocuj acymi urz adzenia filtracyjnego. Jak ju z wspomniano, urz adzenia filtracyjne i modu l filtracyjny wed lug wynalazku, nadaj a si e szczególnie do oczyszczania wody lub scieków, zw laszcza do oddzielania biologicznych osadów scie- kowych w tak zwanych bioreaktorach membranowych. Przedmiotem wynalazku jest te z sposób oczyszczania wody lub scieków, przy którym woda za- nieczyszczona biologicznie aktywnym materia lem wprowadzana jest do zbiornika filtracyjnego, w któ- rym umieszczony jest przynajmniej jeden modu l filtracyjny. Woda oczyszczana w module filtracyjnym jest nast epnie z niego odprowadzana. Osady tworz ace si e na zewn etrznych powierzchniach obwodo- wych membran z w lókna lumenizowanego podczas przebiegu filtracji, s a usuwane przez wydmuchi- wanie gazu poprzez zewn etrzn a powierzchni e obwodow a no snika. Wskutek ma lego odst epu pomi e- dzy otworami wylotowymi gazu i membranami z w lókna lumenizowanego oraz równomiernego dopro- wadzania gazu na ca lej d lugo sci membran z w lókna lumenizowanego, powstaje bardzo dobre dzia la- nie oczyszczaj ace przy bardzo ma lej obj eto sci gazu. Wydmuchiwanie gazu korzystnie nast epuje w sposób nieci ag ly lub w sposób posuwowy. Takie pulsacyjne doprowadzanie gazu powoduje, ze przy pionowo ustawionym no sniku kolumna cieczy znajduj aca si e we wn etrzu no snika, swoim ciezarem i swym oporem przep lywu przeciwstawia si e przy lo zonemu strumieniowi gazu. Prowadzi to do tego, ze w bezpo srednim obszarze granicznym z membranami powstaje wysoka pr edko sc przep lywu i wysoka ró znica ci snie n. Skutkiem tego tworz a- ce si e osady i nak lady s a szczególnie dobrze odcinane. Jak ju z wspomniano, wed lug wynalazku zosta lo stwierdzone, ze powstawanie osadów na po- wierzchni membrany w silnym stopniu zale zy od warunków w jakich przeprowadza si e filtracj e. W ramach bada n poprzedzaj acych wynalazek stwierdzono, ze w bioreaktorach membranowych nie tylko osadzanie si e biomasy prowadzi do zmniejszenia si e wydajno sci oddzielania membran z w lókna lumenizowanego. Równie z przy wadliwych warunkach otoczenia dzia lanie oddzielaj ace membran mo ze si e wyra znie pogorszy c. Przy rozpadzie biomasy w sciekowym osadzie aktywnym powstaj a polimery zewn atrzkomórkowe (EZP), których ilo sc znacznie wzrasta w okre slonych warunkach fizycz- nych napr eze n. Polimery zewn atrzkomórkowe zwi ekszaj a narosty na powierzchni membrany („Bio- -Fouling"). Przerost lub spadek zawarto sci EZP s wzgl edem zadanej miary, powoduje znaczne zmniej- szenie si e filtracyjno sci biomasy. Poza tym, w tych warunkach cz astki zawiesinowe w aktywnym osa- dzie sciekowym znacznie latwiej przyczepiaj a si e do powierzchni membrany. Ponadto stwierdzono, ze okre slone, nitkowate organizmy (na przyk lad bakterie typu Microthrix parvicella, Noccardia, Typ 021 itd.) maj a podobnie negatywne dzia lanie na przepustowo sc membran z w lókna lumenizowanego, jak polimery zewn atrzkomórkowe (pozakomórkowe). Dalszym zadaniem wynalazku s a wi ec zabiegi, za pomoc a których unika si e niekorzystnych wa- runków otoczenia, które zmniejszaj a przepustowo sc membran z w lókna lumenizowanego w bioreakto- rach membranowych. Odpowiedni sposób oraz specjalny bioreaktor membranowy stanowia równie z przedmiot wynalazku. Zadanie to zosta lo rozwi azane przez to, ze przed zbiornikiem filtracyjnym zawieraj acym urz a- dzenia filtracyjne wed lug wynalazku, w laczony jest przynajmniej jeden zbiornik, do którego doprowa- dza si e silnie obci azone scieki (dalej zwane „ scieki surowe"). Ten wst epny zbiornik b edzie dalej nazy- wany kontraktorem. Do kontraktora zawracana jest przynajmniej cz es c biologicznie aktywnego mate- ria lu pochodz acego ze zbiornika filtracyjnego. Wskutek tego mikroorganizmy utworzone w osadzie aktywnym poddane s a zmianie warunków otoczenia. Ta zmiana obci azenia powoduje obumieranie zw laszcza organizmów nitkowatych. Szcze- gólnie dobre s a tego wyniki, gdy zmiana obci azenia powtarzana jest wielokrotnie. Z tego wzgl edu oczyszczane scieki cyrkuluj a wielokrotnie pomi edzy kontraktorem i zbiornikiem filtracyjnym. Korzystne jest, gdy zawracana ilo sc ze zbiornika filtracyjnego wynosi 5 do 300% obj eto sciowych, zw laszcza 10 do 100% obj eto sciowych ilo sci dziennego dop lywu surowych scieków. Czas przebywania w kontrakto- rze scieków zawróconych ze zbiornika filtracyjnego, wynosi pomi edzy 2 a 120 min, zw laszcza pomi e- dzy 20 a 90 min. Poza tym okaza lo si e celowe, aby w zbiorniku w laczonym przed zbiornikiem filtracyjnym, utrzy- mywa c okre slony stosunek biomasy do organicznego obciazenia. Wed lug wynalazku, w tym celu utrzymuje si e okre slony stosunek biochemicznego zapotrzebowania na tlen (CSB) surowych scieków, do biologicznego osadu sciekowego (TS) zawróconego ze zbiornika filtracyjnego, i to tak, ze w obsza- rze kontraktora, do którego zawrócony zosta l ze zbiornika filtracyjnego biologicznie aktywny materia-PL 203 416 B1 6 lem w surowych sciekach ustawiony jest ten stosunek na wielko sc 1 do 100 kg CSB/kg TS, na dzie n, a korzystnie na 5 do 70 kg CSB/kg TS, na dzie n. Ustawienie stosunku nast epuje przez dobranie od- powiednich rozmiarów kontraktora i/lub pojemnosc dop lywów i odp lywów. Celowo, obni za si e w kontraktorze stosunek pomi edzy biochemicznym zapotrzebowaniem na tlen (CSB) i biologicznym osadem sciekowym (TS) do takiej warto sci, ze po ponownym skierowaniu scieków z kontraktora do zbiornika filtracyjnego, w zbiorniku filtracyjnym ustala si e stosunek pomi edzy biochemicznym zapotrzebowaniem na tlen (CSB) i biologicznym osadem sciekowym (TS) wynosz acy od 0,01 do 1 kg CSB/kg TS na dzie n, korzystnie 0,02 do 0,6 kg CSB/kg TS na dzie n. Je zeli stosunek CSB/TS znajduje si e w podanym zakresie, to w zbiorniku filtracyjnym ustalaj a si e optymalne warunki dla filtracji membranowej. Tworzenie si e osadów na powierzchniach membran ulega wyra znej redukcji. Kontraktor mo ze sk lada c si e z jednego tylko zbiornika. Korzystnie jednak jest, gdy kontraktor podzielony jest przynajmniej na dwa szeregowo po laczone zbiorniki kontraktora, przy czym kierunek przep lywu przebiega od pierwszego zbiornika kontraktora do ostatniego zbiornika kontraktora w laczo- nego bezpo srednio przed zbiornikiem filtracyjnym, a wprowadzanie surowych scieków oraz zawracanie biologicznie aktywnego materia lu ze zbiornika filtracyjnego nast epuj a do pierwszego zbiornika kontraktora, przy czym scieki z ostatniego zbiornika kontraktora zawracane s a do zbiornika filtracyjnego. Podany uprzednio najwy zszy stosunek CSB/TS istnieje wi ec w pierwszym zbiorniku kontraktora i zmniejsza si e kolejno do ostatniego zbiornika, sk ad scieki o szczególnie dogodnym stezeniu EZB s i o wyra znie zmniejszonym udziale mikroorganizmów, zostaj a doprowadzone do zbiornika filtracyjne- go. W ten sposób rozmiar powstaj acych osadów na membranach ulega znacznej redukcji. Korzystnie, liczba zbiorników kontraktora wynosi 2 do 20, zw laszcza 3 do 12. Zmniejszanie si e stosunku CSB/TS w tych zbiornikach, nast epuje korzystnie w zasadniczo równomiernych stopniach. Spadek stosunku CSB/TS uzyskany zosta l za pomoc a biosorpcji i inkorporacji materia lu orga- nicznego. W ten sposób usuni eta zosta la tak ze wi eksza cz esc swobodnych polimerów zewn atrzko- mórkowych, gdy z przy zastosowaniu kontraktora zosta ly one w znacznym zakresie zwi azane w posta c k laczkowatej formacji. Przy tym tak ze du ze ilo sci zwykle trudno filtrowalnych organicznych makromo- leku l zosta ly zwi azane bezpo srednio z k laczkami osadu aktywnego, przy czym polimery zewn atrzko- mórkowe (pozakomórkowe) silnie wspiera ly ten przebieg. W ten sposób uzyskano znacznie lepiej filtrowalne zawiesiny. Korzystne dla tworzenia si e k laczków jest, je zeli w kontraktorze nie zachodzi zadne mieszanie. Dlatego te z korzystnie rezygnuje si e z mechanicznego mieszania. Zamiast tego, w kontraktorze umieszczone s a korzystnie scianki kieruj ace, zw laszcza poziome lub pionowe przeszkody s luzace do ustalania okre slonej pr edko sci przep lywu. Celowo wynosi ona 1 do 60 m/godz., korzystnie 10 do 40 m/godz. Szczególnie korzystnie kontraktor lub okre slone cz esci zbiornika kontraktora wykonane s a jako reaktor t lokowy lub jako reaktor rurowy. Poza tym bioreaktor membranowy wed lug wynalazku mo ze zawiera c inne elementy sk ladowe, znane ze stanu techniki. Na przyk lad mo zna stosowa c urz adzenie napowietrzaj ace, aby zale znie od poddawanego obróbce substratu mo zna by lo ustali c odpowiednie warunki aerobowe, beztlenowe lub anaerobowe. Bioreaktor membranowy wed lug wynalazku, do filtracji wykorzystuje korzystnie urz adzenia fil- tracyjne lub modu ly filtracyjne wed lug wynalazku, jednak nie jest ograniczony tylko do tego. Mog a by c te z stosowane inne zespo ly filtrów membranowych, na przyk lad opisane we wspomnianym stanie techniki lub uk lady p laskomembranowe. Wynalazek zostanie wyja sniony na rysunku, na którym, fig. 1 przedstawia, w widoku z góry, urz adzenie filtracyjne wed lug wynalazku, fig. 2 - wi azk e membran z w lókna dr azonego stosowan a w urz adzeniu filtracyjnym wed lug wynalazku fig. 1, fig. 3 - modu l filtracyjny wed lug wynalazku, a fig. 4 przedstawia bioreaktor membranowy w przekroju poprzecznym. Na fig. 1 przedstawione jest urz adzenie filtracyjne 1 wed lug wynalazku, w widoku z góry. Urz a- dzenie filtracyjne 1 zawiera urz adzenie doprowadzaj ace gaz 5 z no snikiem 6, zasadniczo cylindrycz- nym. Zewn etrzna pow loka obwodowa 7 no snika 6, na ca lej swej powierzchni ma równomiernie roz- mieszczone przelotowe otwory, które ze wzgl edu na wyrazisto sc rysunku nie s a uwidocznione. W dolnym obszarze czo lowym no snika 6 znajduje si e przy lacze spr ezonego powietrza 8, poprzez które sprezone powietrze doprowadza si e do wn etrza no snika 6. Spr ezone powietrze, poprzez otwory na zewn etrznej powierzchni obwodowej 7 no snika 6, wydostaje si e na zewn atrz. Na zewn etrzn a po- wierzchni e obwodow a 7 nawini eta jest wi azka w lókien 2. Wi azka w lókien jest tu przedstawiona sche-PL 203 416 B1 7 matycznie i ograniczona tylko do cz esci obszaru zewn etrznej powierzchni obwodowej 7. W rzeczywi- stosci jest ona nawini eta równomiernie na ca lej zewn etrznej powierzchni obwodowej 7. Wi azka w lókien 2 przedstawiona jest dok ladniej na fig. 2. Sk lada si e ona z du zej ilo sci cienkich membran z w lókna lumenizowanego 3 majacego na przyk lad d lugo sc a z 3 m. W wi azce w lókien 2 znajduje si e na przyk lad tak wiele membran z wlókna lumenizowanego 3, ze powstaje powierzchnia filtracyjna wynosz aca 4 m 2 . Ko nce 4 i 4' membran z w lókna dr azonego 3 umocowane s a w g lowicach przy laczeniowych 9 i 9'. W tym celu, w g lowicach przy laczeniowych 9, 9' znajduj a si e przelotowe otwo- ry dla ko nców w lókien 4 i 4', w których te ko nce s a osadzane. Membrany z w lókna lumenizowanego 3 po osadzeniu ich w g lowicach przy laczeniowych 9 i 9' pozostaj a na obu ko ncach 4 i 4' otwarte. Osa- dzanie dokonuje si e w znany sposób, na przyk lad tak jak to opisano we wspomnianych na wst epie publikacjach. W celu nawini ecia na no snik 6, jedna z obu g lowic przy laczeniowych 9 albo 9' zostaje nasadzo- na na koniec przy lacza ssawnego 10, w ksztalcie litery T, które znajduje si e na czo lowej stronie ko nca no snika 6. Nast epnie wi azk e w lókien 2 nawija si e wokó l zewn etrznej powierzchni obwodowej 7 no sni- ka 6, w kierunku do przy lacza ci snieniowego 8, a nast epnie z powrotem do przy lacza ssawnego 10. Wtedy drug a g lowic e przy laczeniow a nasadza si e na drugi koniec przy lacza teowego. Wiele urz adze n filtracyjnych 1 wed lug wynalazku mo zna zestawi c w modul filtracyjny 11, przed- stawiony schematycznie na fig. 3. Urz adzenia filtracyjne 1, przy laczem sprezonego powietrza 8 skie- rowanym do do lu, wstawia si e w odpowiednie zamocowanie, tutaj nie przedstawione. W module filtracyjnym 11 wszystkie przy lacza sprezonego powietrza 8 urz adze n filtracyjnych 1 do laczone s a do wspólnego przy lacza spr ezonego powietrza 12. Podobnie wszystkie przy lacza ssaw- ne 10 w górnym obszarze urz adzenia filtracyjnego 1 po laczone s a ze wspólnym odprowadzeniem 13 produktu filtracji z membran z w lókna lumenizowanego 3. Odprowadzenie 13 mo ze by c po laczone z odpowiedni a pomp a. W sposobie wed lug wynalazku do oczyszczania wody lub scieków, przedstawiony na fig. 3 mo- du l filtracyjny 11 ustawiony zosta l w zbiorniku filtracyjnym, w którym znajduje si e ciecz przeznaczona do filtracji. Sposób wed lug wynalazku zostanie wyja sniony na przyk ladzie z fig. 4 wraz z bioreaktorem membranowym wed lug wynalazku. Membranowy bioreaktor 16 s lu zy tu do oczyszczania scieków komunalnych z zastosowaniem osadu aktywnego. Zawiera on zbiornik filtracyjny 14, który wype lniony jest wst epnie oczyszczonymi sciekami 22. W zbiorniku filtracyjnym 14 znajduje si e wiele równolegle po laczonych filtracyjnych mo- du lów 11, z których ka zdy zawiera wiele urz adze n filtracyjnych 1. Ka zdy modul filtracyjny 11 jest po la- czony z odprowadzeniem 13 produktu filtracji, oraz z doprowadzeniem spr ezonego powietrza 12 do wdmuchiwania spr ezonego powietrza. Poprzez przewód sprezonego powietrza 12 do modu lów filtra- cyjnych 11 i do zawartych w nich urz adze n filtracyjnych 1, doprowadza si e spr ezone powietrze. Doko- nuje si e tego korzystnie w opisany, nieci ag ly sposób powtarzaj acych si e przet locze n. Spr ezone powie- trze, poprzez doprowadzenie 12, przechodzi do przy laczy spr ezonego powietrza 8 w poszczególnych urz adzeniach filtracyjnych 1, i st ad do wn etrza no sników 6. Poprzez przelotowe otwory w zewn etrz- nych powierzchniach obwodowych 7 urz adze n filtracyjnych 1, spr ezone powietrze przechodzi równo- miernie i na du zej powierzchni. Powoduje ono równomierne i bardzo skuteczne scinanie osadów, któ- re utworzy ly si e na powierzchniach membran w membranach z w lókna lumenizowanego 3. Produkt filtracji, który znajduje si e we wn etrzu membran z w lókna lumenizowanego 3, odprowa- dzany jest z bioreaktora membranowego 16 poprzez przy lacza ssawne 10 poszczególnych urz adze n filtracyjnych 1 i poprzez odprowadzanie 13 produktu filtracji. Odprowadzenie 13 mo ze tak ze pracowa c z przebiegiem odwrotnym. Ma to miejsce, gdy przeprowadza si e czyszczenie membran z w lókna lu- menizowanego, przy zastosowaniu cieczy, zw laszcza z dodatkiem czyszcz acych chemikalii. Ten przebieg p lukania wstecznego jest zasadniczo znany, i zosta l na przyk lad opisany we wspomnianej publikacji US 6 214 231 B1. Ciecz, przy zwi ekszonym ci snieniu, pompuje si e poprzez przewód 13 i poszczególne przy lacza ssawne 10, do wn etrza membran z w lókna lumenizowanego 3, i poprzez powierzchnie zewn etrzne membran przechodzi ona na zewn atrz. Powoduje to odrywanie si e osadów przylegaj acych do powierzchni membrany. Ze wzgl edu na bardzo skuteczne czyszczenie sprezonym powietrzem, takie przebiegi wsteczne nie s a zbyt cz esto konieczne w urz adzeniu wed lug wynalazku. W innym wykonaniu wynalazku, oczyszczanie scieków przeprowadza si e w taki sposób, ze osady ju z z góry ulegaj a redukcji ze wzgl edu na celowe sterowanie warunkami w reaktorze membra- nowym 16 wed lug wynalazku. W tym celu przed zbiornikiem filtracyjnym 14 bioreaktora 16 wed lug wynalazku, wlaczony jest kontraktor 15. Kontraktor 15 rozdzielony tu jest za pomoc a pionowej scianyPL 203 416 B1 8 dzia lowej 17 przy dnie reaktora, na dwa cz astkowe zbiorniki 18 i 19. Kontraktor mo ze tak ze zawiera c tylko jeden zbiornik. W praktyce stosuje si e zwykle wi ecej ni z dwa zbiorniki. Dla lepszej przejrzysto sci przedstawione s a tu jednak tylko dwa zbiorniki. Pierwszy zbiornik 18 i drugi zbiornik 19 po laczone s a ze sob a przewodem przelewowym. Podobnie, przewód przelewowy znajduje si e pomi edzy drugim zbiornikiem 19 i zbiornikiem filtracyjnym 14. Do pierwszego zbiornika 18 kontraktora 15 prowadz a dwa doprowadzenia, mianowicie doprowadzenie 20 scieków surowych i doprowadzenie 21, za pomoc a którego materia l ze zbiornika filtracyjnego 14 mo ze recyrkulowa c do kontraktora, a dokladniej do pierwszego zbiornika 18. Dop lywaj aca ilo sc z obu doprowadze n 20 i 21 w stosunku do ilo sci nape lnia- jacej pierwszy zbiornik 18 kontraktora ustalona jest za pomoc a odpowiednich rozmiarów zbiornika kontraktora i wydajno sci pomp (nie przedstawionych) przyporz adkowanych doprowadzeniom 20 i 21. Wed lug wynalazku regulacj e przeprowadza si e tak, ze w pierwszym zbiorniku 18 nastawia si e stosu- nek 1 do 100 kg biochemicznego zapotrzebowania na tlen przez surowe scieki z doprowadzenia 20/kg zawróconego biologicznego osadu sciekowego z doprowadzenia 21. Korzystnie regulacja doprowa- dze n 20 i 21 przebiega tak, ze powstaje stosunek 5 do 70 kg CBS/kg zawróconego osadu sciekowe- go, na dzie n. Zawracana ilosc biomasy ze zbiornika filtracyjnego 14 poprzez przewód 21 celowo nastawiana jest tak, ze wynosi 5 do 300% obj eto sciowych, zw laszcza 10 do 100% obj eto sciowych ilo sci dzienne- go dop lywu surowych scieków. Pr edko sc, z któr a dop lyw ze zbiornika filtracyjnego 14 zawracany jest z kontraktora 15 do zbiornika filtracyjnego 14, wynosi celowo pomi edzy 2 i 120 min, korzystnie pomie- dzy 20 i 90 min. Pr edko sc przep lywu wewn atrz kontraktora 15 ustalona jest celowo na wielko sc 1 do 60 m/godz., zw laszcza 10 do 40 m/godz. W celu nastawienia pr edko sci przep lywu i dla lepszego przemieszania, wewn atrz kontraktora 15 mog a by c na przyk lad zabudowane poziome lub pionowe przeszkody. Ze wzgl edu na przejrzystosc nie s a one tu przedstawione, ale zasadniczo s a znane. Ko- rzystnie kontraktor ze swoim pierwszym zbiornikiem 18 i drugim zbiornikiem 19, wykonany jest jako reaktor t lokowy lub jako reaktor rurowy. Podczas trwania czasu przebywania biomasy w kontraktorze 15 spada wskutek flokulacji udzia l polimerów zewn atrzkomórkowych i trudno filtrowalnych organicznych makromoleku l. Obecno sc poli- merów zewn atrzkomórkowych usprawnia przy tym wi azanie organicznych makromoleku l od k laczków aktywnych osadów sciekowych. Jednocze snie zmniejsza si e tak ze st ezenie mikroorganizmów, gdy z obumieraj a one w bardzo obci azonych cz esciach zbiornika, do których zostaly zawrócone ze zbiornika filtracyjnego 14. Odpowiednio, z d lu zszym czasem przebywania w kontraktorze 15 spada tak ze stosu- nek CSB/TS. Dlatego w drugim reaktorze 19 jest on ni zszy ni z w pierwszym reaktorze 18. Scieki po- zostawione s a korzystnie w drugim reaktorze 19 tak d lugo, a z przy zawracaniu scieków 22 z ostatnie- go zbiornika kontraktora 19 do zbiornika filtracyjnego 14, w tym ostatnim ustali si e stosunek CSB/TS w zakresie od 0,01 do 1 kg CBS/kg TS na dzien, a korzystnie od 0,02 do 0,6 kg CBS/kg TS na dzie n. Przy utrzymaniu tych warto sci w zbiorniku filtracyjnym 14 powstaj a warunki, które utrudniaj a tworzenie sie osadów na membranach z w lókien lumenizowanych 3. Widoczna jest wyra zna poprawa filtracji scieków 22 w stosunku do znanej eksploatacji bioreaktorów membranowych. Zdolno sc przerobowa wyra znie zwi eksza si e w porównaniu do znanych reaktorów. Prace konserwacyjne i oczyszczanie s a natomiast wymagane znacznie rzadziej. Bioreaktor membranowy 16 wed lug wynalazku obejmuje nie tylko przedstawione wykonanie z modu lami filtracyjnymi 11 wed lug wynalazku, lecz tak ze takie bioreaktory membranowe z innymi wykonaniami membranowych urz adze n filtracyjnych. Na przyk lad mo zna stosowa c takie urz adzenia filtracyjne z membranami z w lókien lumenizowanych, jakie zosta ly opisane w stanie techniki. Poza tym mog a by c stosowane urz adzenia filtracyjne z membranami p laskimi. Ponad to bioreaktor membrano- wy 16 wed lug wynalazku mo ze zawiera c inne cz esci sk ladowe i urz adzenia znane ze stanu techniki. Na przyk lad mo zliwe jest zastosowanie w kontraktorze 15 urz adzenia napowietrzaj acego, aby zale z- nie od oczyszczanego osadu sciekowego zapewni c aerobowe, anaerobowe lub beztlenowe warunki otoczenia. Mo zna równie z w poszczególnych zbiornikach stosowa c urz adzenia mieszaj ace do obiegu scieków, mimo ze obecnie korzystne jest, aby w kontraktorze 15 nie umieszcza c mieszad la. PL