1.超聲波可改變污泥結(jié)構(gòu)和提高污泥活性

超聲波能夠改變污泥絮體結(jié)構(gòu)，使胞內(nèi)物質(zhì)釋放進去，增加污泥的可降解性。曹秀芹等[1]研究了超聲波對細胞分解的水平，結(jié)果標明，聲能密度為0.5W/mL超聲處置后污泥性質(zhì)發(fā)生變化，污泥絮體被分解，胞內(nèi)物質(zhì)被釋放出來，污泥上清液中的溶解性化學需氧量（SCODNP等大幅上升，同時胞內(nèi)釋放物質(zhì)具有良好的生化降解性能。另外，利用超聲與堿耦合的方法結(jié)合破解污泥，上海水處理設(shè)備可能進一步破壞污泥絮體結(jié)構(gòu)，使污泥胞內(nèi)外物質(zhì)進入水相，從而取得比單獨使用超聲波更好的效果[2]超聲波對污泥活性的作用與超聲波的輻照時間有關(guān)。對污泥進行短時間的超聲波輻照中，由于超聲波所引起的機械切應(yīng)力對細胞造成了微傷，使其自身發(fā)生天性的防御效應(yīng)，表示為酶的分泌增多，細胞繁殖加快，于是微生物的新陳代謝活性增強。超聲波輻照8h后污泥活性達到最大，24h后逐漸降低到對照水平[3]

2.超聲波可提高污泥穩(wěn)定性

未經(jīng)處置的污泥很不穩(wěn)定,放置過程中會發(fā)生物理和化學方面的變化,細菌和藻類繁殖快,出現(xiàn)污泥上浮,變黑等現(xiàn)象。高強度的超聲波可以殺死污泥中的細菌,消除病毒,分解發(fā)生臭氣的物質(zhì),從而消除臭氣的根源,殺死藻類,消除懸浮物,提高COD可溶解性。與化學法消毒相比,不但可以防止化學累積效應(yīng),同時還提高污泥長時間放置的穩(wěn)定性,而且可以有效地防止病原菌的傳達。中國臺灣Jean[4]2000認為在0.11W/mL和0.33W/mL之間存在一個閾值,逾越此閾值,超聲波可以把細菌分解,并使相當一部分固態(tài)COD轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鈶B(tài)。Jean通過試驗發(fā)現(xiàn),0.33W/mL聲能密度下,經(jīng)40分鐘超聲波處理后,異養(yǎng)菌和大腸桿菌分別減少了82%99%,并且溶解性COD經(jīng)1h作用后提高了12倍,而在0.11W/mL聲能密度下,作用時間較短時,異養(yǎng)菌和大腸桿菌變化不大,只有在1h以上才有明顯減少,而且不管作用時間長短,溶解性COD幾乎堅持不變。中國臺灣Chu[5]2001通過試驗發(fā)現(xiàn),超聲波聲能密度為0.11W/mL時經(jīng)1h后,異養(yǎng)菌和大腸桿菌分別減少了30%59%,2h分別減少了40%64%;聲能密度為0.33W/mL時,僅僅經(jīng)20min后,異養(yǎng)菌和大腸桿菌分別減少了56%97%同時他也對細菌分解釋放出的有機物進行了考察,原始污泥中BOD/COD=0.66,而且SCOD/TCOD缺乏1%當聲能密度為0.11W/mL時,經(jīng)超聲波作用2h后SCOD增加了40倍,而且BOD/COD0.660.8之間,這說明細菌分解釋放出的COD絕大部分是可生物降解的

3.超聲波可改變污泥流變性和提高污泥脫水性能

超聲作用可改變污泥的流變性，其影響水平與超聲條件有關(guān)，低聲能密度、短時間超聲處置可降低污泥比阻，增強污泥的流變性和脫水性能。但高聲能密度、長時間處置反而使污泥比阻增大，流變性變差[6]

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而污泥流變性反映了污泥的脫水性能，流變性的改變?yōu)槲勰嗝撍�率的增加提供了一條便捷的途徑。

高強度、短時間處理的污泥顆粒粒徑約80μm左右,污泥脫水性能提高,沉淀性好。

較小聲強的超聲波（600W/m2以下）處置較短時間有利于減少污泥的結(jié)合水含量，有利于促進污泥脫水，但是加大聲強及延長處置時間效果變差；超聲波頻率在20kHz平均聲強為400W/m2左右，超聲處置24min可以使污泥的結(jié)合含水量由原來的16.7g/g干基降到2.0g/g干基以下。殷絢等超聲處置使污泥結(jié)合水含量大大降低,污泥的脫水能力提高,含泥率提高5%~10%,最終污泥量減少。

利用超聲結(jié)合絮凝劑處理污泥的方法，進行污泥板框壓濾實驗，結(jié)果標明，超聲可使污泥含水率從近98%減少到81%污泥的體積減少為最初的1/10超聲聲強為410W/m2超聲處置2.5min為較優(yōu)處理條件，上海水處理設(shè)備同時絮凝劑的使用量從0.7%干基降低到0.6%干基。楊金美等的研究顯示，超聲處置7s后濾餅含水率降低2.9%超聲10s時粘度和比阻值最小，比原污泥分別減少29.4%和24.2%15s后污泥沉降速率是原污泥的3.7倍；超聲與絮凝劑聯(lián)用可以改善污泥脫水性能和沉降性能，減少絮凝劑的量達一半以上。

4.超聲波可促進污泥中氮、磷量的增加,有利于污泥資源化

北京建筑工程學院曹秀芹、陳王君研究表明 ,隨著超聲波作用時間的延長,污泥清液中的有機氮含量提高迅速,原因在于超聲空化產(chǎn)生的剪切力使細胞破碎,釋放出胞內(nèi)的蛋白質(zhì)和氨基酸。而氨氮和硝態(tài)氮的含量也隨超聲時間的延長而提高,應(yīng)該是由于超聲空化使一局部有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮與硝態(tài)氮。上述研究還發(fā)現(xiàn),污泥在超聲波作用下,磷化合物的含量與氮也有相似的變化。氮磷含量的增加有利于污泥資源化。鄉(xiāng)村土壤與自然形成的土壤相比,有機質(zhì)含量低、有效養(yǎng)分含量低。超聲波處理后的污泥可用于農(nóng)林耕地和牧業(yè)草地的增肥。據(jù)文獻[12]報道,污泥施于土地外表一年后,土壤上表面20cm中的全氮、速效氮、全磷的含量都明顯增加,土壤的容重、持水量和孔隙度也有一定水平改善。如果能將經(jīng)超聲波無害化處置的污泥用于干旱、半干旱、鹽堿地、礦山廢棄地或沙漠地區(qū)的改良,更是維護生態(tài)、造福當代之舉。

結(jié)論：

采用超聲波技術(shù)處理污泥,有利于污泥減量化、無害化、資源化,具有重大的社會、環(huán)境、經(jīng)濟意義。低頻率低劑量的超聲波處置污泥能夠加強污泥的活性，改變污泥絮體結(jié)構(gòu)，使污泥菌膠團中的結(jié)合水釋放出來，提高污泥的脫水性能；高強度的超聲波可以殺死污泥中的細菌,消除病毒,提高COD可溶解性。目前，國內(nèi)外關(guān)于污泥超聲減量化的研究主要在于超聲條件對促進污泥厭氧和好氧減量化的影響，以及超聲對污泥的物理、化學和生物性質(zhì)的影響。

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