从国内外污泥处理与处置的现状看,现有的污泥处理与处置方法在环境和经济方面均存在问题,污泥减量技术的研究和应用在污水生化处理领域具有重要意义。通过强化隐性生长实现污泥减量的各种污泥破解技术中,超声破解技术具有破解效率高、不易造成二次污染等优点。本文主要进行了单独超声破解污泥的试验研究以及超声与膜生物反应器协同进行剩余污泥减量的效能研究,并对工艺的最优运行参数以及能耗情况进行了分析。在单独超声破解污泥的实验研究中,超声声能密度与作用时间对污泥絮体的形状以及污泥破解度有很大影响,随着声能密度和破解时间的增加,污泥絮体破碎程度以及破解度也在逐渐的增大,在声能密度0.3～1.5W/mL范围内,经过5～30min的超声处理,污泥的破解度由6.36%升高至37.82%;超声破解作用破坏了污泥颗粒上细菌的细胞壁,使胞内物质由固相转入液相,从而引起了总悬浮固体量的减少,在声能密度1.5W/mL,破解时间30min时,TSS和VSS的减少率分别达到15.89%和17.45%;污泥上清液中的TOC、SCOD、NH3-N增加值随着超声声能密度以及作用时间的增加而显著增大,而上清液中的pH值随着超声声能密度以及作用时间的增加呈下降趋势,但是下降幅度并不是很大。在超声与膜生物反应器协同工艺进行剩余污泥减量的试验中,污泥破解度、加入的污泥浓度以及生物反应器的作用时间均是影响后续生物处理工艺中污泥减量效果的重要因素。通过实验研究,得出了该工艺的最优运行参数:超声预处理阶段,选用超声声能密度为1.2W/mL,破解30min(污泥破解度为30%左右);后续生物处理阶段:膜生物反应器内的污泥浓度在3000mg/L左右,溶解氧浓度控制在5～6mg/L之间,向反应器内加入破解污泥1100mg/L(由膜生物反应器的有效容积换算得到),反应周期为6h。该工艺系统在稳定运行后,出水的COD小于60mg/L、NH3-N小于4.5 mg/L、浊度小于3NTU,出水水质满足污水排放标准。在连续运行一个月后,膜通量仅为初始膜通量的31.78%,膜污染现象比较严重,需要及时对膜进行清洗以恢复其通量,延长膜的使用寿命。本工艺能耗主要包括超声设备破解剩余污泥耗能以及后续生物系统中鼓风机所产生的能耗,不同的污泥减量效果对应着不同的能量消耗。在处理1.1L(浓度20000mg/L)剩余污泥时,当TSS减少率为5%时,对应的能耗为0.43 kWh,而当TSS减少率达到25%时,工艺所消耗的能量则提高至1.04kWh。