污泥破解技术可以溶出胞内物质，增加水相中可降 解有机物的含量，大大缩短污泥厌氧消化的时间，缩小 厌氧消化池的体积，从而使操作管理简单；污泥破解程 度较大时，可以终止污泥中微生物的活性，使污泥不经 厌氧消化，直接达到稳定化，破解后污泥量也可减少。 可以看出，污泥破解利于污泥的稳定化、减量化。几种 污泥破解技术的原理及研究现状简介见下表。 以上的污泥破解技术中，化学方法需要投加大量药 剂，投加量控制复杂；加热法易造成反应器的腐蚀，污 泥量较大时，操作管理复杂；机械方法破解效果最好， 但能耗较大，其中超声波技术设备最为简单，比较容易 推广。因此，本文主要研究超声波-臭氧破解剩余污泥。

　　内的N 2发生热分解反应，生成自由基N·；4）O 2存在 时，空化气泡内的O2发生热分解反应，生成自由基O·； 5）挥发性疏水物质的热分解作用；6）在超声波破解污 泥过程中，污泥温度升高，污泥微生物细胞升温后，细 胞膜中的受热易分解的脂类溶解，使膜产生小孔，细胞 内含物流出[3]，导致污泥破解，水相中溶解性化学需氧 量（SCOD）增加。由于污泥中挥发性疏水物质含量甚 微，所以可忽略第5种反应途径。 3.2 臭氧氧化法破解污泥的原理 臭氧（O3）是一种强氧化剂，具有较强的杀伤力， 它能够渗入细胞壁从而破坏细菌有机体链状结构导致细 菌的死亡，细胞溶解释放有机物质到水中，而这些自产 底物可重新被用于生物代谢，这样部分有机碳的重复利 用将会导致污泥产量的减少。臭氧氧化进行污泥破解由 于其破解效率高、不产生有害副产品等特点受到越来越 多学者的关注。 3.3 超声波-臭氧破解剩余污泥的原理 根据以上对污泥破解技术的分析，结合超声波破解 污泥和臭氧破解污泥的优点，本文主要介绍超声波-臭 氧破解剩余污泥的新技术。黄慧、朱世云等人[6]研究了 臭氧、超声波及其组合工艺对剩余污泥的破解作用，考 察了反应时间、臭氧流量、超声功率对污泥破解效果的 影响。研究表明：臭氧流量为7L/min时破解效果最好，反 应40min，SCOD、NH3-N、TN和TP分别比反应前提高了 586%、178%、522%和1781%；超声功率为800 W时破解 效果最好，反应40min，SCOD、NH3-N、TN和TP分别比 反应前提高了812%、404%、286%和682%；在超声波臭氧联合作用下，臭氧流量7 L/min、超声功率800W下反 应40min，SCOD、NH3-N、TN和TP分别比反应前提高了 925%、208%、815%和1946%。结果表明，超声波能强化 臭氧对污泥破解的效果。其实验装置如图1、图2、图3。 联合技术对污泥的破解效果大于单独臭氧氧化降解 效果。超声波强化臭氧污泥破解效果主要是由于超声波 的空化和机械破解作用，一方面加强了O3的传质速率和 分解速率；另一方面促进了O3分解产生自由基，如羟基 自由基，具有更强的氧化能力。 超声波和臭氧联合处理法增加了超声波部分的费 用，但明显提高了臭氧的利用率，降低了臭氧单元的处

　　（1.福建省环境保护产业协会，福州 350108；2.福建工程学院生态环境与城市建设学院，福州 350108） 摘 要:污水处理剩余污泥的处理与处置是我国和世界面临的重要环境课题。文章简介了一些污泥破 解技术及其应用现状，分析了该技术存在的问题，着重探讨了超声波-臭氧联合破解污泥的初步研究，为 解决污泥问题提供一条切实可行的新途径，实现真正的低成本零污泥排放。 关键词:剩余污泥；超声波；臭氧；破解 中图分类号:X703 文献标志码:B 文章编号:1006-5377（2015）06-0055-03

　　随着工业生产和城市化的发展，工业废水与生活污 水的排放量日益增多，与此相应以活性污泥为主流的污 水处理过程中，污泥的产出量也迅速增加。大量积累的 污泥，不仅占用土地，而且其中的有害成分如重金属、 病原菌、寄生虫、有机污染物及臭气等，都成为影响城 市环境卫生的重要原因，如果处理不当，排放后会对环 境造成严重的污染。本文简介了一些污泥破解技术及其 应用现状，主要介绍了超声波-臭氧联合破解污泥的初 步研究。 臭氧作为强氧化剂，广泛用于饮用水和污水处理， 近年来也成为污泥减量化的重要手段；然而臭氧的利用 率低，运行成本较高，如何提高其利用率已成为研究热 点。近年来超声波也因其低能耗、高效率的高级氧化特 性成为污泥溶胞研究热点。因此，对臭氧、超声波这两 种具有代表性的溶胞工艺在污泥减量化方面的研究和探 索，具有理论依据和应用前景。

　　技术原理及研究现状 Chio 等人研究了高压喷射法对污泥破解的影响。其破解 步骤为：污泥经过一孔径为710μm的筛网，除去砂子等杂 质，进入贮泥池；利用一高压泵将污泥加压，经过一直径 很小的喷嘴(Ф1.2mm)，高速（30～100m/s）喷射至一平 板上，强大的撞击力是导致污泥破解的主要原因，而后 污泥进入贮泥池，完成一次处理。为达到满意的结果， 该过程可以循环数次进行。 珠磨法的主要设备是珠磨机。其主体是一圆筒形的腔体， 内有带有圆盘状的轴，腔体内装有钢或是玻璃制的小珠， 以提高破解效果。在珠磨机内由于电机带动的圆盘高速旋 转，使污泥与珠子搅动，细胞的破解由剪切力层间的碰撞 与珠的滚动引起。 在较高的声强作用下，超声波会在水相产生大量的寿命约 为0.1μs空化穴，其在爆炸的瞬间产生短暂的强压力脉冲 将微生物的细胞壁破解。 高温可以破坏污泥微生物机体基本组成物质，如蛋白质、 脂肪等。高温下，蛋白质会变性，细胞膜的脂肪受热也会 溶解使膜产生小孔，引起细胞内含物泄漏。 臭氧（O3）是一种强氧化剂，利用臭氧的强氧化性，可以 将部分污泥矿化为二氧化碳和水。同时，一部分污泥溶解 为生物可降解性的物质。臭氧氧化后的污泥之所以可进行 生物处理，是因为臭氧氧化后的污泥中半数以上的碳是易 生物降解的[2]。但是，臭氧可能会与污水中其他还原性物 质反应，臭氧氧化的效率取决于污泥的性质和操作条件， 所以，臭氧的最佳投量及投加方式控制复杂。 氯气也是一种氧化剂，在节省运行费用方面，氯气氧 化要优于臭氧氧化。氯气氧化后的污泥沉降性能很差 （SVI400），而且氯气会与水中的某些物质反应生成三 卤甲烷（THMs）。 该湿式氧化法不需要催化剂，利用该工艺处理来自法国、 瑞士6个不同污水处理厂的污泥，结果发现：在220℃下， 破解后污泥COD的减少量为30%～72%；300℃下，破解后污 泥的COD的减少量为83%～88%。 碱也可以溶解脂类物质使污泥细胞破解。林志高等人[3]研 究了加碱破解污泥对于中温厌氧消化的促进作用。加碱法 存在的主要问题是，需要投加碱，增加了运行费用。而 且，碱预处理过程中若pH值过高，会发生褐变反应生成 较难生物降解的物质，降低厌氧消化效率。 过高或者是过低的pH值会降低微生物对高温的抵抗力，所 以热碱法也可以用来进行污泥破解，其所需要的反应时间 比单纯加热或单纯加碱短。 为了强化氧化的效果，可以采用热氧化法进行破解。P. Camacho等人 [4]进行了过氧化氢与加热协同作用下破解 污泥的研究。 Ying-Chiu等人[5]研究了超声波与碱解联合破解污泥（来 自实验室自行培养）效果，并考察了破解后污泥的产甲 烷活性。研究表明：同时使用碱与超声波进行处理的时 间较短，破解速率要大得多。

　　3.1 超声波法破解污泥的原理 超声波破解污泥的主要途径有：1）水力剪切力的

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