1、近年來，低強度超聲波輻射提高生物細胞或酶活性的作用效應被大量研究所證實，從而開辟了超聲波應用的新領域。將低強度超聲波的生物效應運用于強化廢水生物處理過程，目前國內外才開始進行探索，相關研究還不深入。論文對頻率21kHz～40kHz低強度超聲波輻射提高污泥生物活性的影響參數和作用機制進行了試驗研究；考察了低強度超聲波預處理活性污泥對廢水有機污染物生物降解過程的作用效應；借助分子生物學研究手段，揭示了低強度超聲波輻射對污泥微生物群落結構的影

2、響；研究了低強度超聲波輻射強化污泥好氧消化工藝，并推導出超聲波輸入能量與消化反應速率關系的經驗式。主要研究成果如下： ①采用頻率21kHz～40kHz超聲波對活性污泥進行輻射，在一定的功率和輻射時間范圍內，可有效提高污泥的生物活性。當采用功率40W(功率密度0.05W/mL)、頻率28kHz超聲波輻射污泥10min后，污泥OUR較輻射前提高129％，蛋白水解酶活力提高 23.7％，污泥脫氫酶活性提高 24.6％，且強化效應具有

3、時間上的持續(xù)性。試驗結果表明，超聲功率、頻率、輻射時間以及污泥的濃度和性質等都對超聲波提高污泥活性效果造成顯著影響，相同的超聲輻射參數對不同生物酶產生促進或抑制作用，并且超聲輻射對污泥生物活性的強化作用在一個較窄的超聲參數范圍內。 ②低強度超聲輻射預處理活性污泥后，會干擾活性污泥在廢水凈化過程中對糖類、蛋白質等物質的正常合成代謝，使污泥胞外聚合物 (EPS) 組成成分含量發(fā)生明顯變化。當采用頻率21kHz和28kHz，功率20

4、W和40W (功率密度分別為0.02W/mL和0.04W/mL)，輻射時間10min對活性污泥進行超聲預處理后，污泥EPS中多糖含量均明顯小于對照，僅為對照的77.6％～90.4％；而蛋白質含量高于對照，為對照的110.0％～133.5％。 ③采用適當的輻射參數直接對活性污泥進行超聲預處理，然后再與廢水混合反應，可以提高活性污泥對廢水有機物的去除。在試驗中發(fā)現(xiàn)，當采用頻率28kHz，功率40W(功率密度0.02W/mL)，輻射

5、時間2min參數組合預處理活性污泥，運行6h后反應器混合液SCOD去除率較對照提高了8.2％，而污泥表觀產率系數為0.489gMLSS/gCOD小于對照0.554 gMLSS/gCOD，產生出類似污泥“解偶聯(lián)”機制的現(xiàn)象，這對于污水處理過程中污泥減量具有一定意義；但超聲預處理使污泥絮凝效果變差，在活性污泥工藝中需要對泥水分離單元進行改進(如采用膜分離)，以保證良好的出水水質。 ④在污泥好氧消化過程中引入低強度超聲波輻射的試驗結

6、果表明，超聲波輻射能顯著提高污泥好氧消化效率，選用功率密度0.045W/mL～9.09W/mL超聲對污泥間歇輻射處理，每次輻射時間10min～20min，可使污泥消化反應的K<,d>值較對照提高40％～90％，剩余污泥的好氧消化穩(wěn)定時間提前3～7d；超聲波能量輸入對消化速率影響與溫度對酶促反應的影響有著驚人的相似，并存在最適的輸入能量和最大反應速率，超聲波輻射后可改善消化液的沉降性能。 ⑤低強度超聲波提高污泥生物活性機制可能在

7、于超聲波能量輸入、機械效應和空化效應等強化了污泥混合液固．液對氧的傳質、提高酶活性以及增加了溶液中可利用基質；但同時超聲空化作用產生大量自由基，會對污泥微生物活性產生抑制或破壞，因此低強度超聲輻射對污泥活性影響是促進效應和抑制效應共同作用下的綜合表現(xiàn)。采用 ERIC-PCR 指紋圖譜對污泥微生物群落結構分析表明，低強度超聲預處理不會迅速改變污泥優(yōu)勢種群組成，但可能造成一些種群微生物代謝受到抑制，改變了各種群個體數量增長平衡，從而引起污泥