超聲波是指頻率為2×10的4次方～10的7次方Hz的聲波，20世紀(jì)70年代，人們逐漸認(rèn)識到超聲波在污水和污泥處理中的應(yīng)用潛力，研究人員開始通過利用超聲波提取細(xì)胞壁上的聚合物來研究污泥中微生物的表面特性。直到20世紀(jì)90年代，超聲波技術(shù)被引人污泥處理研究中。超聲波處理反應(yīng)條件溫和，污泥降解速度快，應(yīng)用范圍廣，并且工藝簡單靈活，可與其他技術(shù)結(jié)合使用，且對環(huán)境幾乎無任何負(fù)面影響。污泥本身的性質(zhì)如比阻、含水率等對超聲波的作用效果會產(chǎn)生影響。通常情況下，一次污泥比較容易脫水。

超聲波調(diào)理污泥的機(jī)理主要是基于超聲波的空化效應(yīng)，由于空化效應(yīng)發(fā)生時(shí)間極短，僅介于幾納秒至微秒之間，因此氣泡內(nèi)的氣體受壓后會急劇升溫，在其周期性震蕩特別是崩潰過程中，會產(chǎn)生很強(qiáng)的流體剪切力，氣泡中溫度和壓力分別激增為極大的瞬態(tài)高溫和高壓，而溶液溫度卻幾乎仍然維持在室溫。這種極大瞬態(tài)高溫和高壓條件使氣泡內(nèi)氣體和液體界面的介質(zhì)裂解，從而破壞污泥的絮凝結(jié)構(gòu)而釋放出有機(jī)物質(zhì)，并可破壞穴氣泡內(nèi)的化合物，同時(shí)產(chǎn)生高活性的自由基（·0H和·H等)，自由基的存在又可促進(jìn)化合物的分解。超聲波頻率不同，對污泥沉降性能和脫水性能產(chǎn)生影響的程度也不同。

當(dāng)頻率增大時(shí)，污泥沉降性能明顯下降，濾餅含水率和VFA（指揮發(fā)性脂肪酸）濃度都比較高，而上清液COD值有所下降。空化作用隨著超聲波頻率的升高愈加難以發(fā)生，一般來說，頻率在10的5次方Hz以內(nèi)的超聲波空化效應(yīng)比較明顯，尤其在2×10的4次方～4×10的4次方Hz時(shí)發(fā)生最為頻繁。在高頻下，超聲波主要發(fā)生自由基效應(yīng)，會使得某些物質(zhì)發(fā)生裂解，可能釋放更多的有機(jī)酸，所以VFA濃度會變大。而且相對于低頻作用，在高頻下污泥中有機(jī)物從固相中轉(zhuǎn)移到液相的難度增加，從而使得上清液中COD濃度增加。所以，低頻時(shí)比高頻時(shí)脫水性能要好，上清液COD值也較低。

超聲波調(diào)理技術(shù)具有能量密度高、分解污泥速度快等特點(diǎn)，但是超聲波功率以及作用時(shí)間的選擇會直接影響調(diào)理效果。低功率、短時(shí)間的超聲波調(diào)理可改善脫水性能，而高功率、長時(shí)間的超聲波調(diào)理不僅不會改善污泥的脫水性能，反而會對污泥脫水性能有負(fù)面影響。有研究表明，在超聲波功率為44W的條件下，處理時(shí)間為90s時(shí)，污泥脫水效果最好，污泥的含水率可以降至最低，約為85%，當(dāng)功率小于44W或大于44W時(shí)，污泥含水率均上升，脫水效果變差。此外，有研究顯示，超聲波處理和絮凝劑添加方法的協(xié)同作用可以顯著改善污泥的沉降性能和脫水性能，大幅降低污泥濾餅的含水率。這是因?yàn)槌暡ǖ淖饔脤?dǎo)致了聚合電解質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，縮短了空間鏈結(jié)構(gòu)，這并不改變其分子量，而且這些短鏈比長的支鏈更有效，這些變化都加強(qiáng)了電解質(zhì)對污泥的活性。因此，用超聲波可以大大減小絮凝劑的用量，換句話說，加入絮凝劑可以強(qiáng)化超聲波處理效果，對污泥脫水有一定的幫助，但在超聲波功率為44W時(shí)幾乎無影響。因此，選用合適功率的超聲波，就可以少加或者不加絮凝劑，縮減投入藥劑成本。

超聲波可以使污泥中的有機(jī)物從固相中轉(zhuǎn)移到液相中，這種作用在一定范圍內(nèi)與時(shí)間成正比。一般來說，超聲作用時(shí)間越長，污泥釋放的有機(jī)物越多，大多數(shù)釋放的有機(jī)物是被污泥絮凝物和隱藏在污泥微生物內(nèi)的細(xì)胞外聚合物吸附的有機(jī)膠體。然而吸附后的胞外聚合物的大量損失不利于形成新的絮凝物，懸浮胞外聚合物的增加導(dǎo)致了過濾黏度的上升、上清液中的COD提高、沉降性和過濾性的降低，脫水難度也就越大。可見，上清液COD的逐漸增大往往伴隨著污泥脫水性能的下降。VFA的變化趨勢與COD一致，這是因?yàn)槌暡ㄔ卺尫庞袡C(jī)物的同時(shí)也將有機(jī)酸從固相中轉(zhuǎn)移到液相中，因此液相中 VFA基本增加，且與COD趨勢一致。當(dāng)超聲作用時(shí)間較短時(shí)，COD和VFA的增大并不明顯。間歇式處理通常可以改善超聲波的生物效應(yīng)，但是延長了總時(shí)間，間歇長短和間歇/連續(xù)操作時(shí)間比的選擇應(yīng)根據(jù)具體情況而定。

除了改變污泥性質(zhì)，研究表明，超聲波還能加快微生物生長，提高其對有機(jī)物的分解吸收能力，而且促進(jìn)效應(yīng)在超聲波停止后數(shù)小時(shí)內(nèi)依然存在。

雖然，Mohammed Reza Salsabi、Tiehm A、Xin Feng、X.Yin、楊金美等國內(nèi)外專家都對該技術(shù)進(jìn)行了相關(guān)研究，但該技術(shù)在超聲波與陽離子聚合電解質(zhì)的聯(lián)合應(yīng)用效果等一些方面還未達(dá)成一致意見，需要深入的研究。總而言之，超聲波調(diào)理技術(shù)是改善污泥脫水性能的一種有效的預(yù)處理方法，因此其在污泥脫水處理領(lǐng)域?qū)鹑藗冊絹碓蕉嗟年P(guān)注。