1、 簡介
超聲波污泥處理技術(shù)是引進德國超生波公司技術(shù)和設(shè)備，是一項先進的生化處理技術(shù)。人的耳朵可以分辨的聲音頻率上限是20千赫，高于此頻率就是超聲波，一直到10兆赫。不同頻率的超聲波聲學(xué)力學(xué)特性也不同，處理污泥的超聲波頻率在20~100千赫之間，其強烈的空化作用（cavitation，也叫成穴左右）所產(chǎn)生的“熱點”（hot spot，圖1）和水力剪切力在污泥里產(chǎn)生三個作用：局部高溫高壓（5200K, 500巴）摧毀微生物細(xì)胞，釋放出催化物質(zhì)生物酶和碳源；破壞難降解物質(zhì)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使其更容易降解；將水分子分解成強氧化劑羥基（OH-），后者高效轉(zhuǎn)化和降解污泥里的有機物。因此，超聲波處理將加速和強化污泥所經(jīng)歷的微生物過程，如厭氧消化、碳源釋放、污泥減量和消除膨脹污泥，這也是超聲波在污水處理中的主要用途。
超聲波技術(shù)從生物污泥入手解決污水廠運行過程中的實際問題，不僅能耗低，而且處理過程中不產(chǎn)生任何新的污染物，是一項節(jié)能環(huán)保的處理技術(shù)。超聲波污泥處理技術(shù)自工業(yè)化應(yīng)用以來，我們和合作伙伴已經(jīng)在全球范圍內(nèi)有兩百多個樣板工程，主要集中在美國、德國、英國、瑞士、荷蘭、希臘、澳大利亞、日本和韓國等國家。在這些樣板工程中通過超聲波技術(shù)強化應(yīng)用于污泥厭氧消化的項目已經(jīng)有50多個，其中包括歐洲最大的污水廠——希臘雅典絲塔麗婭污水廠；應(yīng)用于污泥減量和防止污泥膨脹的工程項目達(dá)到上百個；其他項目則是應(yīng)用于脫氮除磷，改善出水水質(zhì)。自2007年我們將超聲波污泥處理技術(shù)在國內(nèi)推廣以來，已經(jīng)成功實現(xiàn)銷售，在多個項目應(yīng)用，得到了市場的認(rèn)可。
2、應(yīng)用
2.1增加沼氣產(chǎn)量：厭氧消化是實現(xiàn)污泥穩(wěn)定化和減量化的最經(jīng)濟手段（圖2），同時可獲得再生能源沼氣。這個微生物過程包括四個步驟：水解、產(chǎn)酸、產(chǎn)乙酸、產(chǎn)甲烷，均由微生物完成。通常情況下，這個過程需要20~30天，將一半左右的有機成份轉(zhuǎn)化為沼氣（圖3）。水解過程耗時最長，占一半以上，主要原因在于污泥中各種物質(zhì)對厭氧環(huán)境的抵抗能力，大大延緩水解菌的作用。經(jīng)過超聲波裂解后，催化酶使水解加速，將整個污泥消化過程縮短到12天，并且增加沼氣產(chǎn)量30%。除此以外，還增加消化系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
經(jīng)過厭氧消化后，污泥的異味消失、脫水性能大大改善，采用常規(guī)的壓濾脫水劑可將泥餅的含水率降到70%。因此，如果綜合考慮轉(zhuǎn)化成沼氣的污泥成分，則厭氧消化可以使外運污泥量減少一半以上。根據(jù)圖3，這個數(shù)值是：
（50/80）x（1-80%）/（1-70%）= 42%
2.2提供碳源、減排：國家標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）規(guī)定了各種污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，其中一級標(biāo)準(zhǔn)允許的總氮排放標(biāo)準(zhǔn)是15mg/L（一級A）和 20 mg/L（一級B），有的地方政府專門針對總氮規(guī)定了更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。生物脫氮除磷需要大量碳源，污水本身攜帶的碳源一般不夠，因此需要外加碳源。常見的外源是甲醇，價格較貴，而且有嚴(yán)格的管理規(guī)定。超聲波裂解污泥后，污泥中的可利用碳源增加（SCOD，圖4）可以部分或全部代替甲醇，同時減少外運污泥量。
超聲波裂解也可以作為其它工藝的輔助手段，例如對于水解法開發(fā)污泥碳源，投加超聲波處理過的污泥，可以顯著提高效率。
2.3污泥減量：將30%左右的剩余污泥經(jīng)過超聲波處理后回流到生物池，可以減少污泥量20%~30%。事實上，超聲波無論用于強化污泥厭氧消化，還是開發(fā)污泥碳源，均同時有污泥減量的作用。
2.4消除膨脹污泥：大多數(shù)污泥膨脹是由絲狀菌引起的，利用超聲波處理生物池內(nèi)的混合液并內(nèi)回流至生物池，一個月后膨脹污泥可消失。
3、工藝流程
每臺超聲波設(shè)備的供電功率是10千瓦，實際功耗5千瓦，布置在剩余污泥濃縮池的后面（圖5）。這樣一套設(shè)備對應(yīng)的污水廠日處理量為2~3萬立方米城市污水。對于大型污水廠，可多條線平行運行
