碳源是生物脱氮过程的重要因素,当水体中碳氮比过低时,需要外加碳源,以保证反硝化反应的进行。近年来,城市污水中氮含量增多,生物脱氮过程常出现碳源不足的问题。为此,国内外的做法通常是投加甲醇,但增加了运行成本。污水厂内的污泥富含有机物和能量,尤其活性污泥中有机物含量高达60%~70%。随着我国污水厂数量的增加,污泥的产量也增大。大量积累的污泥,不仅占用土地,而且造成环境污染。污泥的减量化、无害化、资源化处理非常迫切。鉴于以上事实,本文研究利用超声波破解技术提取污泥中的有机质作为碳源,减少污泥的同时达到资源化。本文首先研究了污泥超声波处理的占空比、声能密度、作用时间以及污泥pH值、温度、浓度等对污泥处理效果的影响,优化污泥超声波提取碳源的工况。发现污泥的破解速率随着声能密度的增大而增加;超声波处理时间越长,污泥破解程度越高;超声波作用时间的影响效果要比声能密度的大;在相同工作总时间内,上清液中产生的SCOD(soluble chemical oxygen demand)和污泥破解率随着占空比的升高而升高;pH值对污泥超声波破解效果有影响,强碱条件下能显著提高破解效果;超声波处理过程中污泥温度的升高,有助于污泥的破解;若要得到更多的有机物,宜取浓度高的污泥超声波破解。对于污泥超声波处理后上清液中的组分研究发现,超声波能导致污泥上清液中有机物含量增加,SCOD值上升,同时也伴随着TN(total nitrogen)、TP(total phosphorus)的增加;处理时间为40min时,SCOD与TN的比值的平均值为18,高于完全反硝化需要的C/N比;SCOD与TP的比值的平均值为70.45;氮和磷宜用鸟粪石沉淀法回收。同时考查了污泥混合液性质的变化,发现污泥破解后粒径变小;污泥温度上升;污泥混合液pH值呈下降趋势;利用污泥被处理后的上清液作为碳源,在两个生物反应器(序批式生物反应器、生物滤柱)内,研究其脱氮效果,发现当碳源充足时具有较好的脱氮效果,同时给系统增加额外的氮和磷。若要直接利用此种碳源,使用条件受限制。