石秀娟，梁文俊，李依麗，李艷玲，史 蕊

(北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院，北京 100124)

·綜 述·

超聲波技術(shù)在城市污泥處理中的應(yīng)用進(jìn)展

石秀娟，梁文俊，李依麗，李艷玲，史 蕊

(北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院，北京 100124)

超聲波技術(shù)由于其調(diào)理污泥無二次污染、分解速度快、設(shè)備簡單，現(xiàn)已引起廣泛的重視。綜合闡述了近年來超聲波技術(shù)在污泥調(diào)理方面應(yīng)用的國內(nèi)外研究進(jìn)展，介紹了超聲波技術(shù)調(diào)理污泥的優(yōu)勢。同時對近年來出現(xiàn)的超聲技術(shù)與其他物理調(diào)理以及化學(xué)調(diào)理技術(shù)聯(lián)用工藝進(jìn)行了介紹，指出了現(xiàn)階段該領(lǐng)域的研究熱點以及局限性，并對該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提出相關(guān)建議。

城市污泥；超聲波技術(shù)；優(yōu)勢；聯(lián)合技術(shù)

隨著我國城市化進(jìn)程的加快、工業(yè)的迅速發(fā)展，污水處理廠的數(shù)量呈現(xiàn)快速增長趨勢，這在一定程度上緩解了城市污水處理的壓力，但是帶來的剩余污泥量同樣逐年增加。據(jù)估算，目前我國每年干污泥排放量約為3 000萬噸，占城市生活垃圾總量的17.4%[1]。污泥中含有大量的病原微生物以及鋅、汞、鉻、鉛等重金屬，還有許多難降解的有毒有害物質(zhì)如多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、二噁英、放射性元素等，給生態(tài)環(huán)境健康帶來很大的威脅。傳統(tǒng)的污泥處理處置方法有很多，如衛(wèi)生填埋、土地利用、焚燒和投海等，但處理效果并不理想，并有可能會產(chǎn)生二次污染?，F(xiàn)階段，資源節(jié)約型社會對污泥的處理處置過程提出了更高的要求。因此，尋求一種更有效地解決污泥問題的新途徑已成為環(huán)境研究者熱點方向之一。

超聲波是指頻率在20～106 kHz 范圍內(nèi)的聲波，其波速一般1 500 m/s，波長約為0.01～10 cm。超聲波破解污泥的作用機理比較復(fù)雜，從現(xiàn)有研究來看，主要是利用超聲波技術(shù)在液相中產(chǎn)生的一系列空化作用如機械效應(yīng)、熱效應(yīng)、聲化學(xué)效應(yīng)等，使污泥絮體、菌膠團(tuán)和細(xì)胞體破解，從而釋放出胞外聚合物(EPS)，促使細(xì)胞質(zhì)溶出，加速污泥破解速率[2]。大量科學(xué)研究表明，利用超聲波技術(shù)處理污泥可促進(jìn)污泥減量[3]、污泥厭氧消化[4]和重金屬溶出以及改善污泥脫水性能[5]等，可實現(xiàn)污泥處理處置過程中的“減量化、無害化、資源化”目標(biāo)，符合資源節(jié)約型社會的發(fā)展要求。

傳統(tǒng)的污泥調(diào)理方法主要有化學(xué)調(diào)理、物理調(diào)理等。化學(xué)調(diào)理優(yōu)于操作簡單、效果穩(wěn)定而應(yīng)用較廣泛，但單獨應(yīng)用時也存在一定的局限性，如投加量大、效果不理想、價格比較高等；物理調(diào)理投資費用較高且調(diào)理效果易受污泥性質(zhì)影響而未被廣泛的工業(yè)化應(yīng)用。目前，針對單一調(diào)理劑或技術(shù)手段存在的缺陷，或者無法達(dá)到的預(yù)期效果，很多研究者聯(lián)合多種調(diào)理劑或技術(shù)手段來提高污泥的脫水性能[6]。石膏、粉煤灰以及農(nóng)業(yè)廢棄物等無機惰性材料來源豐富、價格低廉以及無二次污染可作助濾劑來調(diào)理污泥，在污泥中形成可滲透的、堅硬的框架結(jié)構(gòu)，為污泥中水分的排出提供更多的通道且這種孔道不受機械高壓的影響，可有效地避免污泥有機質(zhì)的可壓縮性[7]。但是單獨使用骨架材料對污泥脫水效果不佳，并且投加量很大[8]，需要同其他技術(shù)聯(lián)合。因此，研究者開始探討其與超聲技術(shù)聯(lián)合對污泥脫水性能的影響。

1 超聲波技術(shù)對污泥處理的效應(yīng)

對國內(nèi)外的研究文獻(xiàn)進(jìn)行收集、整理，總結(jié)出利用超聲波技術(shù)處理污泥具有以下優(yōu)勢。

1.1 改善污泥脫水性能，減少污泥量

大量研究表明[9]：超聲可以降解污泥、釋放有機物、改善污泥的膨脹特性、提高污泥的沉淀特性和脫水能力、促進(jìn)污泥脫水，達(dá)到減量化的目的。

Maria R H等[10]采用超聲波技術(shù)調(diào)理污泥后，污泥總固體含量增加16.2%，絮體平均尺寸在22.3 μm左右，體積減小了60.9%，同時污泥粘度降低，導(dǎo)致污泥過濾性能提高，說明超聲波調(diào)理促進(jìn)污泥的脫水性。Gonze E等[11]的研究表明低輸入功率和短時間的超聲處理可有效提高污泥的脫水性能。Na S等[12]以CST、污泥絮體尺寸等作為脫水性能指標(biāo)的研究證明了這一論點。

超聲能量對污泥的脫水性能也有一定的影響，葉運弟等[13]研究發(fā)現(xiàn)在超聲時間、超聲能量分別為15s、700J時，污泥含水率、SRF和CST等達(dá)到實驗的最佳效果，超聲能量過大或過小都無法改善污泥的脫水性能，更有可能會使污泥的脫水性能惡化。蔣建國等[14]研究表明，低頻、低聲能密度、短時間的超聲處理能夠改善污泥的脫水性能，若操作參數(shù)超出一定范圍則會導(dǎo)致污泥脫水性能的惡化。此外，超聲發(fā)生方式對污泥脫水的影響很大，低頻條件下單頻優(yōu)于雙頻，高頻率下雙頻優(yōu)于單頻。

1.2 消毒滅菌，提高金屬浸出和回收率

污泥中含有的病原微生物和重金屬，在處理處置前要進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理，評價達(dá)標(biāo)后方可進(jìn)行相應(yīng)的處理處置。超聲可有效破壞污泥中的絲狀菌，殺滅病原微生物，提高重金屬的浸出和回收率等。

高強度(超聲密度為0.33 W/mL)條件下，超聲處理40 min后，異養(yǎng)菌減少82%，大腸桿菌總生存率不超過1%；而低強度(超聲密度為0.11 W/mL)條件下，異養(yǎng)菌和大腸桿菌變化不大，這說明超聲密度在0.11～0.33 W/mL之間存在一個閾值，超過此閾值，細(xì)菌才會發(fā)生分解[15]。Hua I等[16]研究表明高強度的超聲可殺死污泥中部分大腸桿菌，達(dá)到部分滅菌的效果，在0.43 W/cm3超聲強度下處理120 min，64%的大腸桿菌被殺死。同時，超聲還能提高生物活性，促進(jìn)有機質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞和生物新陳代謝進(jìn)程，這種促進(jìn)效應(yīng)可持續(xù)幾小時[17]。

超聲可強化兩級酸浸出技術(shù)。利用超聲可將電鍍污泥中價值較高的重金屬(銅、鎳、鋅)同價值較低的重金屬(鉻、鐵)進(jìn)行有效分離，超聲強化酸浸出技術(shù)對重金屬的分離比傳統(tǒng)酸浸出技術(shù)更為有效。此外，兩級超聲強化酸浸出技術(shù)可使電鍍污泥中重金屬的回收率達(dá)98%以上[18]。PinZhang等[19]研究證明了超聲強化酸浸技術(shù)能夠有效地分離污泥中的金屬，實現(xiàn)污泥中金屬的回收。超聲與檸檬酸化學(xué)萃取技術(shù)結(jié)合也可去除污泥中的重金屬，在超聲時間、檸檬酸濃度分別為20 min和0.2 mol/L時，鋅，鎳，鉻、銅去除率分別達(dá)到53.5%，40.2%，35.4%和13.1%，被提取的污泥還可用作土壤改良劑[20]。

1.3 提高污泥消化性能，促進(jìn)污泥中氮磷量的釋放

研究表明[21]，超聲調(diào)理污泥會破壞細(xì)胞的胞外聚合物，促進(jìn)難降解有機物的分解以及有機物、氮、磷等的釋放，改善有機物的生物可利用性，從而提高污泥生物消化效率。

HuachengXu等[22]研究發(fā)現(xiàn)污泥經(jīng)超聲調(diào)理后TSS和VSS的減少比率分別為52.6%和55.2%，比未超聲調(diào)理的減少比率大，說明超聲調(diào)理可改善污泥的厭氧消化性能；此外，超聲調(diào)理后的污泥在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生更多的沼氣。Sofle H等[23]分別研究了經(jīng)超聲和微波調(diào)理后污泥的消化情況。研究發(fā)現(xiàn)，污泥經(jīng)超聲和微波處理后的產(chǎn)氣量分別為27%和20%，超聲調(diào)理后的效果更好，此外，超聲技術(shù)對污泥中COD的溶出比微波有效。Clark P B等[24]發(fā)現(xiàn)污泥經(jīng)超聲調(diào)理后可明顯增加產(chǎn)氣量：在15 d的發(fā)酵時間下，污泥經(jīng)超聲調(diào)理2 h可提高沼氣產(chǎn)量61%。此外，污泥厭氧消化產(chǎn)氣量隨超聲時間以及污泥投配率的增加而增加；當(dāng)超聲時間和污泥投配率保持不變時，聲能密度為2 W/cm3時厭氧消化產(chǎn)氣率、VSS去除率效果比1.36 W/cm3時好[25]。

趙婧婧等[26]研究發(fā)現(xiàn)，超聲時間、超聲密度范圍一定時，污泥中磷含量呈現(xiàn)不同程度的上升趨勢。同時，超聲能量的增加有利于磷含量的釋放；保持超聲能量不變，低聲能密度、長時間超聲處理可促進(jìn)污泥中磷的釋放。此外，王曉霞等[27]發(fā)現(xiàn)污泥經(jīng)超聲調(diào)理后，有機物、氮、磷的釋放隨超聲時間而增加，有機物主要是以分子量≤ 2 000的物質(zhì)為主；氮主要是有機氮且污泥中COD/凱氏氮的平均值為11，宜采用生物法脫氮；磷主要以正磷酸鹽的形式存在，占污泥中總磷含量的6.0%～18.2%，可采用沉淀結(jié)晶法進(jìn)行除磷。

2 聯(lián)合技術(shù)在城市污泥處理中的應(yīng)用

針對單一調(diào)理劑和技術(shù)手段存在的缺點以及無法實現(xiàn)的預(yù)期效果，目前，研究者多采用聯(lián)合技術(shù)調(diào)理污泥，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，降低成本，減小二次污染，提高污泥處理效率，這是現(xiàn)階段該領(lǐng)域的研究熱點之一。

2.1 超聲波聯(lián)合物理調(diào)理技術(shù)

物理調(diào)理是指通過施加外部能量或應(yīng)力來改變污泥性質(zhì)的方法，它們可破壞污泥絮體組成及結(jié)構(gòu)，釋放絮體間水分，提高脫水性能。如電化學(xué)[28]、熱處理[29]以及冷凍[30]等物理調(diào)理手段在污泥調(diào)理中應(yīng)用也比較廣泛，但也存在一定的局限性。

Anteneh M Y等[31]研究超聲波與微波聯(lián)合調(diào)理對污泥厭氧消化性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：微波(2 450MHz，800W，3min)與超聲波(0.4W/mL，10min)聯(lián)合調(diào)理對污泥厭氧消化效果優(yōu)于單獨采用微波或超聲。主要表現(xiàn)在：相同的污泥停留時間里，經(jīng)聯(lián)合調(diào)理后的厭氧消化污泥產(chǎn)生的沼氣量明顯高于單獨采用微波或超聲；超聲與微波聯(lián)合調(diào)理可使污泥總固體量、揮發(fā)性固體量分別減小56.8%、66.8%；同時，超聲與微波聯(lián)合調(diào)理還可以提高污泥的脫水性能，污泥經(jīng)聯(lián)合調(diào)理后CST減小到92s，而微波與超聲單獨處理后則分別為331s、285s，因此超聲波與微波聯(lián)合可以改善污泥的脫水性能。

物理調(diào)理劑的使用也可以改變污泥的性質(zhì)。這些物理調(diào)理劑也被稱為骨架構(gòu)建劑，在污泥調(diào)理過程中起助凝劑的作用，其主要分為兩大類：礦物質(zhì)和碳基材料，如飛灰、褐煤、石膏以及一些農(nóng)業(yè)廢棄物等。這些材料在污泥中形成可滲透的、堅硬的框架結(jié)構(gòu)，提供水分傳遞通道并改善污泥絮體的形成，還可以中和污泥表面電荷降低污泥過濾比阻。此外，這些材料殘留在泥餅中，可使其在后期固化中起一定的強度[32]。

師榮梅等[33]研究發(fā)現(xiàn)，投加粉煤灰的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于硅藻土和按1∶1比例的聯(lián)合投加，雖然聯(lián)合調(diào)理效果并不理想，但為污泥的聯(lián)合調(diào)理提供了思路。此外，研究還發(fā)現(xiàn)采用粉煤灰以及硅藻土調(diào)理污泥會增加待處理的污泥量，給污泥的處置帶來新問題。因此，在污泥的調(diào)理方面可采用該技術(shù)與其他調(diào)理技術(shù)聯(lián)用。

ShaodongGuo等[34]探究農(nóng)業(yè)廢棄物與超聲聯(lián)合調(diào)理對污泥脫水性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，超聲頻率為28 kHz時，向經(jīng)超聲調(diào)理后的污泥中添加小麥秸稈粉末和玉米秸稈粉末均能很好的改善污泥脫水效果，在相同的條件下添加稻殼粉末卻不能達(dá)到相同的效果。此外，污泥經(jīng)聯(lián)合調(diào)理后，溶解性蛋白質(zhì)和多糖也得到很好地改善，還可以降低污泥的熱值。

2.2 超聲波聯(lián)合化學(xué)調(diào)理技術(shù)

化學(xué)調(diào)理主要是通過加入化學(xué)藥劑來改變污泥性質(zhì)，從而增大污泥絮體凝聚力、顆粒粒徑等，減少水分的吸附，進(jìn)而提高污泥脫水性能[35]?；瘜W(xué)調(diào)理因其效果穩(wěn)定且操作簡單而應(yīng)用較為廣泛，但部分調(diào)理劑成本較高且易引起二次污染，因此，研究者嘗試將其與其他調(diào)理技術(shù)聯(lián)用達(dá)到需要的實驗效果。

謝經(jīng)良等[36]研究超聲波與 FeCl3聯(lián)合調(diào)理對污泥脫水性能的影響。單獨采用FeCl3對污泥的調(diào)理效果優(yōu)于超聲波，而超聲時間、密度分別為6 min、0.3 W/mL的超聲波與1800 mg/L的FeCl3聯(lián)合調(diào)理效果比單獨1800 mg/L FeCl3的效果好，說明超聲聯(lián)合調(diào)理劑可改善污泥調(diào)理效果。李定龍等[37]研究發(fā)現(xiàn)：超聲聯(lián)合無機混凝劑 PAFS調(diào)理污泥可改善污泥脫水性能，同時兩者的排列順序?qū)μ幚硇Ч灿杏绊?，先超聲后混凝的調(diào)理方式優(yōu)于先混凝后超聲；在最佳超聲(超聲頻率、密度、時間分別為20kHz、0.09W/mL、8s)條件下，PAFS投加量為10.0%時，污泥脫水效果最佳，CST由92.6 s降為 23.6 s，說明超聲與調(diào)理劑聯(lián)合可以減少調(diào)理劑用量，提高脫水效率，降低成本。超聲與堿耦合調(diào)理污泥可破壞污泥絮體結(jié)構(gòu)，促進(jìn)污泥細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)流出。污泥經(jīng)超聲與堿耦合調(diào)理可促進(jìn)污泥溶液中SCOD溶出率的提高；加堿污泥經(jīng)超聲調(diào)理后，其pH值下降，而氨氮含量有所提升；污泥溫度隨超聲時間的延長而明顯提高，可以改善后續(xù)污泥的厭氧消化性能[38]。蘇建文等[39]研究了超聲與生石灰聯(lián)合調(diào)理對污泥脫水性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，超聲時間1 min、生石灰投加量為6‰為聯(lián)合調(diào)理的最佳操作條件，可使離心出水的COD下降30.6%，提高出水的澄清度；同時，聯(lián)合調(diào)理可以使生石灰的投加量減小40%，可以節(jié)省費用并減少污泥量。因此，超聲與化學(xué)調(diào)理聯(lián)用可減少藥劑添加量及成本、提高調(diào)理效果。

超聲與Fenton協(xié)同作用對污泥的脫水性能也有一定的影響。JianguoJiang等[40]研究發(fā)現(xiàn)，超聲頻率、密度、pH值分別為25 kHz、100W/mL、3時，污泥的脫水效果更佳。此外，污泥經(jīng)超聲與Fenton協(xié)同作用后CST與SRF值比單獨Fenton作用下低，說明聯(lián)合作用對污泥脫水效果更佳。

除此之外，一些新的生物質(zhì)無機惰性材料也被應(yīng)用到污泥的處理處置中，如核桃殼、木屑、褐煤等，現(xiàn)階段正在嘗試與其他技術(shù)聯(lián)用。通過聯(lián)合技術(shù)，更好的發(fā)揮單一技術(shù)的優(yōu)勢，快速降解污泥中各種污染物，改善污泥的各種性能，適合我國污泥處理處置的情況，具有很好的應(yīng)用前景。

3 超聲波技術(shù)在污泥處理中的應(yīng)用案例

超聲波技術(shù)在1993年被引入到污泥的處理處置中，在十幾年的發(fā)展過程中已經(jīng)有許多的科學(xué)家將該項技術(shù)應(yīng)用于污泥的處理處置中?，F(xiàn)階段，我國基本上還處于實驗室研究階段，而在國外已將該項技術(shù)實際應(yīng)用于污泥的減量處理中，應(yīng)用最成功的是德國的巴姆堡市污水廠。

污水處理廠的原設(shè)計能力為30 000m3/d，后來由于管網(wǎng)的擴(kuò)充和改造等原因?qū)е挛勰嗔吭黾樱紤]到節(jié)約資金方面的問題，工廠決定利用超聲波對污泥進(jìn)行預(yù)處理。一期兩臺運行3個月后,沼氣產(chǎn)量增加30%,污泥停留時間從25天降到18天,滿足了后續(xù)污泥處理處置的要求，其具體處理工藝流程如1所示。由圖可見,并不是所有的污泥都需要進(jìn)行超聲處理，處理量一般取剩余污泥的30%左右。從投資角度來看，利用超聲處理每方污泥的用電量為3度左右，其設(shè)備投資只需建罐費用的一部分。

圖1 德國巴姆堡市污水廠污泥超聲波處理流程示意圖Fig.1 Process schematic of ultrasound technique applied in municipal sludge treatment in the Town of Bamberg, Germany

圖2為經(jīng)超聲處理之后污泥的實際效果。從圖中可以發(fā)現(xiàn)：同未經(jīng)超聲處理的污泥相比，經(jīng)30s超聲處理后的污泥較分散，顏色較淺，90s超聲處理后的污泥分散性更好，水分更少，污泥的脫水效果較好。

圖2 德國巴姆堡市污水廠中污泥經(jīng)超聲波處理后的實際效果圖Fig.2 Effect of sludge treated by ultrasound technique in the Town of Bamberg, Germany

同其他技術(shù)相比，利用超聲波技術(shù)對污泥進(jìn)行預(yù)處理具有許多優(yōu)勢，如二次污染、分解速度快、設(shè)備簡單等，但超聲波技術(shù)在使用過程中能耗較大，限制了其在污泥處理處置中的推廣應(yīng)用，若對超聲波加以改進(jìn)，降低能耗，則可以將該技術(shù)大范圍的應(yīng)用污泥的處理處置中，變廢為寶，使污泥資源化。

4 總 結(jié)

綜上所述，超聲波技術(shù)在城市污水污泥處理應(yīng)用方面有著非常廣闊的前景，如通過破解污泥細(xì)胞，釋放污泥細(xì)胞內(nèi)的自由水；減小污泥絮體尺寸來改善污泥脫水性能，提高穩(wěn)定性；殺滅污泥中的病毒、病菌等有害物質(zhì)，提高重金屬的浸出和回收率等，為資源節(jié)約型社會對污泥的良好處理提供一個研究基礎(chǔ)。此外，超聲與其他技術(shù)聯(lián)用也是該領(lǐng)域的研究熱點，通過聯(lián)用技術(shù)，充分發(fā)揮各項技術(shù)的優(yōu)勢，避免單一技術(shù)在該方面的缺點以及無法達(dá)到的研究效果，降低成本，提高污泥處理效率，為其工業(yè)化應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

目前，采用超聲技術(shù)調(diào)理污泥也有一定的局限性。超聲調(diào)理污泥的機理沒有完全研究清楚，單獨采用超聲技術(shù)調(diào)理污泥的能量耗損比較大，同時，在國內(nèi)該技術(shù)還沒有投入到實際應(yīng)用中，暫時處于試驗研究階段。因此，在以后的研究中要加強超聲調(diào)理污泥的機理探究，在提高處理效率的基礎(chǔ)上減小能量耗損，尋求新技術(shù)與超聲聯(lián)合調(diào)理污泥以實現(xiàn)最好的處理效果等，更好的發(fā)揮超聲波技術(shù)的特點，為其在實際工程的應(yīng)用打下基礎(chǔ)，能夠盡早推廣應(yīng)用。

[1] 穆 菁. 我國污泥產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展淺析 [EB/OL].http://news.bjx.com.cn/html/20140626/521940.shtml.

[2] Wang Fen，Wang Yong，Ji Min. Mechanisms and kinetics models for ultrasonic waste activated sludge disintegration [J]. Journal of Hazardous Materials，2005，12(3)：145-l50.

[3] 李伶俐. 超聲波污泥減量化技術(shù)的研究 [D]. 長沙：湖南大學(xué)，2007.

[4] 占星星, 孫水裕, 鄭 莉, 等. 超聲波預(yù)處理對污泥好氧/缺氧消化的效果 [J]. 環(huán)境工程學(xué)報, 2012, 6(8): 2841-2845.

[5] 孫玉琦, 羅陽春. 超聲波對污泥脫水性能的影響及機理探討 [J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 39(28): 17369-17371.

[6] 郭敏輝. 化學(xué)調(diào)理改善活性污泥脫水性能的研究 [D]. 杭州：浙江大學(xué), 2014.

[7] Ying Q, Khagendra B T, Andrew F A H. Benefit of lignite as a filter aid for dewatering of digested sewage sludge demonstrated in pilot scale trials [J]. Chemical Engineering Journal, 2011, 166(2): 504-510.

[8] Zhao Y Q, Bache D H. Conditioning of alum sludge with polymer and gypsum [J]. Colloids and Surfaces a: Physicochemical and Engineering Aspects, 2001, 194(1-3): 213-220.

[9] 韓萍芳, 殷 絢, 呂效平. 超聲波處理石化廠剩余活性污泥 [J]. 化工環(huán)保, 2003, 23(3): 133-137.

[10] Maria R H, Guillermo M E, Jordi L, et al. Dewaterability of sewage sludge by ultrasonic，thermal and chemical treatments [J]. Chemical Engineering Journal, 2013, 230: 102-110.

[11] Gonze E, Pillot S, Valette E, et al. Ultrasonic treatment of an aerobic activated sludge in a batch reactor [J]. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 2003, 42(12): 965-975.

[12] Na S, Kim Y U, Khim J. Physiochemical properties of digested sewage sludge with ultrasonic treatment [J]. UltrasonicsSonochemistry, 2007, 14(3): 281-285.

[13] 葉運弟, 鄭 莉, 周 力, 等. 超聲波能量對污泥脫水性的影響變化研究 [J]. 輕工科杖, 2013, (9): 113-114.

[14] 蔣建國, 楊世輝, 張群芳, 等. 槽式雙頻超聲波發(fā)生器改善污泥脫水性能研究 [J]. 應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報, 2009, 17(6): 852-858.

[15] Jean D S. Reduction of microbial density level in sewage sludge through pH adjustment and ultrasonic treatment [J]. Water Science and Technology, 2000, 42(9): 97-102.

[16] Hua I, Thompson J E. Inactivation of Escherichia coli by sonication at discrete ultrasonic frequencies [J]. Water Research, 2002, 34(10): 3888-3893.

[17] Schlafer O, Sievers M, Klotzbucher H, et a1. Improvement of biological activity by low energy ultrasound assisted bioreactors [J]. Ultrasonic, 2000, 38(7): 711-716.

[18] Li Chunchen, XieFengchun, Ma Yang, et al. Multiple heavy metals extraction and recovery from hazardous electroplating sludge waste via ultrasonically enhanced two-stage acid leaching [J]. Journal of Hazardous Materials, 2010, 178(1-3): 823-833.

[19] Zhang Pin, Ma Yang, XieFengchun. Impacts of ultrasound on selective leaching recovery of heavy metals from metal-containing waste sludge [J]. Journal of Material Cycles and Waste Management, 2013, 15(4): 530-538.

[20] Wang Xuejiang, Chen Jie, Yan Xiangbo, et al. Heavy metal chemical extraction from industrial and municipal mixed sludge by ultrasound-assisted citric acid [J]. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2015, 27: 368-372.

[21] Sangave P C, Gogate P R, PanditA B. Ultrasound and ozone assisted biological degradation of thermally pretreated and anaerobically pretreated distillery wastewater [J]. Chemosphere，2007, 68(1): 42-50.

[22] XuHuacheng, He Pinjing, Yu Guanhui, et al. Effect of ultrasonic pretreatment on anaerobic digestion and its sludge dewaterability [J]. Journal of Environmental Sciences, 2011, 23(9): 1472-1478.

[23] Sofie H, Jan D, Kris W, et al. Comparing the influence of low power ultrasonic and microwave pre-treatments on the solubilisation and semi-continuous anaerobic digestion of waste activated sludge [J]. Bioresource Technology, 2014, 171: 44-49.

[24] ClarkP B, Nujjoo L. Ultrasonic sludge pretreatment for enhanced sludge digestion [J]. Water and Environment Journal, 2000, 14(1): 66-77.

[25] 楊 潔. 剩余污泥超聲破解對厭氧消化反應(yīng)的促進(jìn)作用研究 [D]. 天津: 天津大學(xué)，2005.

[26] 趙婧婧, 姚重華, 王曉霞, 等. 超聲波工作參數(shù)對污泥中磷釋放的影響 [J]. 環(huán)境工程學(xué)報, 2015, 9(2): 895-900.

[27] 王曉霞, 邱兆富, 范 吉, 等. 超聲波處理剩余污泥有機物、氮和磷的釋放特性研究 [J].環(huán)境污染與防治, 2009, 31(3): 66-69.

[28] 王詩生, 李 靜, 盛廣宏. 電化學(xué)處理改善污泥脫水性能的參數(shù)優(yōu)化 [J]. 安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版, 2014, 31(2): 157-161, 223.

[29] Claire B, Jean P D, Hélène C.(Effects of thermal treatments on five different waste activated sludge samples solubilisation, physical properties and anaerobic digestion [J]. Chemical Engineering Journal, 2008, 139(2): 236-244.

[30] Tuan P A, Sillanp?? M. Effect of freeze/thaw conditions, polyelectrolyte additionand sludge loading sludge electro-dewatering process [J]. Chemical Engineering Journal, 2010, 164(1):85-91.

[31] Anteneh M Y, Chong S H, Sen T K, et al. Effect of ultrasonic, microwave and combined microwave-ultrasonic pretreatment of municipal sludge on anaerobic digester performance [J]. Water Air Soil Poll, 2011, 224(5): 2-9.

[32] 時亞飛, 楊家寬, 李亞林, 等. 基于骨架構(gòu)建的污泥脫水/固化研究進(jìn)展 [J]. 環(huán)境科技與技術(shù), 2011, 34(11): 70-75.

[33] 師榮梅, 寧 平, 趙健蓉, 等. 粉煤灰和硅藻土對昆明污水廠污泥的脫水研究 [J]. 昆明理工大學(xué)學(xué)報: 理工版, 2008, 33(5): 65-67, 85.

[34] Guo S D, Qu F S, Ding A, et al. Effects of agricultural waste-based conditioner on ultrasonic-aided activated sludge dewatering [J]. RSC Advances, 2015, 5(54): 43065-43073.

[35] 彭夢君. PDA應(yīng)用于市政污泥脫水的初步研究 [D]. 南京: 南京理工大學(xué), 2009.

[36] 謝經(jīng)良, 李常芳, 劉 亮, 等. 超聲波與氯化鐵聯(lián)用改善污泥脫水性能的研究 [J]. 科技通報, 2014, 30(7): 203-207.

[37] 李定龍, 張志祥, 申晶晶, 等. 超聲波聯(lián)合無機混凝劑對污泥脫水性能的影響 [J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2011, 34(7): 20-22.

[38] 楊 虹, 王 芬, 季 民, 等. 超聲與堿耦合作用破解剩余污泥的效能分析 [J]. 環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備, 2006, 7(7): 78-81.

[39] 蘇建文, 鄭 浩, 王彩冬, 等. 超聲波或生石灰單獨及聯(lián)合作用對污泥脫水性能的影響 [J]. 凈水技術(shù), 2014, 33(3): 48-51, 57.

[40] JiangJ G, Gong C X, Tian S C, et al. Impact of ultrasonic treatment on dewaterability of sludge during Fenton oxidation[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2014, 186(12): 8081-8088.

Progress in Application of Ultrasound Technique in Municipal Sludge Treatment

SHI Xiu-juan，LIANG Wen-jun, LI Yi-li，LI Yan-ling，SHI Rui

(CollegeofEnvironment&EnergyEngineering，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100124，China)

In recent years, much attention has been devoted to ultrasound technique in municipal sludge treatment because of fast decomposition rate, simple equipment and no secondary pollution. Research progress in application of ultrasound technique in recent years both in China and abroad is summarized in this paper, mainly illustrating the advantages of ultrasound technique in municipal sludge treatment. At the same time, the treatment process of ultrasound technique combined with other physical and chemical conditioning technique is introduced. In addition, research focus in the field and limitations are pointed out, and some relevant suggestions for the further development of this technology are put forward.

Municipal sludge；ultrasonic technology；advantages；united technologies

2016-09-20

北京工業(yè)大學(xué)基礎(chǔ)研究基金項目(X4005013201501)。

石秀娟(1991-)，女，山東濰坊人，北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)2014級在讀碩士，研究方向為污泥處理與處置、大氣污染控制。

梁文俊，liangwenj@bjut.edu.cn。

X703.1

A

1001-3644(2017)01-0157-06