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污水中的纤维素

荷兰经验表明，污水COD中23%来源于如厕手纸。阿姆斯特丹下水管网服务人口当量约120万人，有12 000~15 000 t/a手纸进入污水管网;这相当于原水SS中有40%直接来源于手纸分解后的纤维素，折算COD为17 000~21 000 t/a，即构成25%~30%的进水COD负荷。

手纸，再加上厨余残渣、合流制中杂草/树叶等构成了污水中总纤维素(学名为木质纤维素物质)。木质纤维素由半纤维素(木糖、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖以及它们的单体衍生物)、纤维素(D-吡喃型葡萄糖)和木质素(苯丙烷单元)组成。它们的分子结构与聚合物的稳定聚合状态是导致这类物质生物降解性变差的主要原因。木质纤维素中的三种基本成分往往并不彼此独立存在，链状纤维素分子所组成的纤维束骨架通过半纤维素的联结作用使得木质素缠绕包裹在纤维束周围,形成整体结构致密稳定的复杂聚合物，如图1所示。

图1 木质纤维素结构

由于木质素的稳定包裹作用和本身降解的复杂性、顽固性，使得木质素在生物处理过程中实际起到了保护纤维素和半纤维素的作用，这就阻碍了水解酶发挥有效作用，使得木质纤维素整体的生物降解性能较低。除非存在对木质纤维素结构的“破稳”作用(如预处理)，否则，木质纤维素在好氧(污水处理)及厌氧(污泥处理)过程均难以降解，最后大多残留于消化后剩余污泥之中，使之占残余有机成分比例高达39%。表1为一些国家和地区原污泥中木质纤维素的含量，可高达剩余污泥重量的1/3。

表1 不同国家和地区剩余污泥(生污泥)中木质纤维素含量

前端筛分纤维素概念

木质纤维素结构异常稳定，通过曝气等活性污泥法难以降解，它们大多数最后被吸附于剩余污泥;在随后的污泥厌氧消化过程亦难以降解，只能留存于消化后的熟污泥中，或填埋/回田后缓慢自然生物降解，或随污泥一起干化、焚烧。此外，木质纤维素因其结构与丝状菌相似，可能还具有与丝状菌一样的某些“架桥”作用，具有诱发污泥膨胀的嫌疑。进言之，木质纤维素也会成为消化污泥的“骨架”，导致熟污泥浓缩脱水后体积无法进一步减少。因此，纤维素对于污水、污泥处理来说,最好的办法就是通过筛分方式在污水处理的前端将其“拿下”，不让其进入后续处理过程。这样，污泥量大、污泥膨胀等弊端均会被消除,被筛分出的纤维素可用作多种用途。前端筛分纤维素单元可根据具体情况，最好设置在污水处理流程的沉砂池后，一般采用大孔径膜低耗过滤即可实现。

延伸阅读：

新标准下的污泥污水处理技术及工程案例

原标题：污水碳源分离新概念——筛分纤维素

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