超聲波污泥過(guò)程減量研究現(xiàn)狀及其與新型生物脫氮工藝聯(lián)用措施探討

胡 慶，高 峰，2，舒詩(shī)湖，2，謝彬彬

(1.東華大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 上海 201620;2.上海污染控制與生態(tài)安全研究院, 上海 200092)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速,污水處理廠數(shù)量劇增,隨之產(chǎn)生大量副產(chǎn)物即剩余污泥。剩余污泥具有含水量高(約98%)、產(chǎn)量大、不易處理和處置的特點(diǎn),且含有大量病原微生物、重金屬等有毒害物質(zhì),若直接排放會(huì)嚴(yán)重危害環(huán)境[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)[2],2019年我國(guó)污泥產(chǎn)量超過(guò)6 000萬(wàn) t(以含水率80%計(jì)算),較2010年增長(zhǎng)了近2倍,預(yù)計(jì)2025年我國(guó)污泥年產(chǎn)量將突破9 000萬(wàn) t。污泥產(chǎn)量劇增已成為世界各地面臨的環(huán)境問(wèn)題,如何高效減少剩余污泥產(chǎn)量,成為環(huán)境治理領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究課題。

傳統(tǒng)的剩余污泥處理方法包括填埋、焚燒等,其處理成本約占污水處理廠總成本的20%～50%,存在能耗高、操作復(fù)雜和易引發(fā)二次污染等問(wèn)題。目前,國(guó)內(nèi)外已開發(fā)出一系列高效的污泥減量方法,主要有:1)污泥后減量技術(shù),即在污泥產(chǎn)生后,通過(guò)進(jìn)一步濃縮、穩(wěn)定、脫水和最終處置實(shí)現(xiàn)污泥減量;2)污泥過(guò)程減量技術(shù),通過(guò)解耦聯(lián)代謝、生物捕食、溶胞-隱性生長(zhǎng)等方式影響污泥中微生物的代謝過(guò)程,并在污水處理過(guò)程實(shí)現(xiàn)原位減少污泥產(chǎn)量[3]。與污泥后減量技術(shù)相比,污泥過(guò)程減量技術(shù)可從源頭減少污泥的產(chǎn)生,并實(shí)現(xiàn)污泥資源化利用,從而降低后續(xù)污泥處理和處置成本,這是污泥減量的理想方法。該技術(shù)中的解偶聯(lián)代謝[4]通過(guò)有機(jī)基質(zhì)短缺或富余循環(huán)引起細(xì)胞分解代謝和合成代謝的解離,從而實(shí)現(xiàn)污泥的過(guò)程減量?；诮馀悸?lián)代謝的好氧-沉淀-厭氧(OSA)工藝因操作靈活且能耗低而得到廣泛關(guān)注,但是其減量機(jī)制較為復(fù)雜,難以基于現(xiàn)有理論指導(dǎo)實(shí)際工程應(yīng)用[5]。在生物捕食作用中,針對(duì)蠕蟲污泥過(guò)程減量技術(shù)[6]的研究偏多。將蠕蟲引入到污水處理過(guò)程中延長(zhǎng)系統(tǒng)的生物鏈以實(shí)現(xiàn)污泥過(guò)程減量,具有減量效率高、無(wú)污染等特點(diǎn)。然而,生物捕食法對(duì)污水處理系統(tǒng)中的微生物群落特性的影響程度尚不明確。近年來(lái),關(guān)于溶胞-隱性生長(zhǎng)污泥過(guò)程減量技術(shù)的研究發(fā)展迅速,一般是借助外部處理方法使污泥裂解溶胞,再使其作為底物進(jìn)入微生物的代謝循環(huán)中實(shí)現(xiàn)污泥過(guò)程減量。目前,裂解污泥的常用方法有生物[7]、物理和化學(xué)作用[8]。生物法主要通過(guò)投加溶菌酶等外源菌種實(shí)現(xiàn)污泥溶胞;物理法是直接外力剪碎細(xì)胞;化學(xué)法則是通過(guò)投加藥劑,與細(xì)胞壁和細(xì)胞膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而溶解細(xì)胞。物理方法中的超聲波污泥過(guò)程減量技術(shù)因具有裂解效率高、綠色友好、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn),受到研究者的廣泛關(guān)注。在超聲波污泥減量的綜述文獻(xiàn)中,關(guān)于將超聲波污泥減量作為預(yù)處理技術(shù)用于終端污泥的脫水與厭氧消化過(guò)程的研究[9-13]很多,而用于污泥回流系統(tǒng)的超聲波污泥過(guò)程減量技術(shù)及該技術(shù)對(duì)生物工藝污水處理能力的影響尚未見到系統(tǒng)性文獻(xiàn)報(bào)道。

本文闡述了超聲波污泥過(guò)程減量技術(shù)的原理及影響因素,綜述了超聲波污泥過(guò)程減量改進(jìn)技術(shù)(與物化方法、傳統(tǒng)生物處理工藝聯(lián)用)在提高污泥減量率和降低能耗方面的研究進(jìn)展,針對(duì)聯(lián)用技術(shù)存在污泥減量和出水水質(zhì)惡化的矛盾,總結(jié)出采用高、低強(qiáng)度超聲結(jié)合新型生物處理工藝的聯(lián)用技術(shù)策略。

1 超聲波污泥過(guò)程減量原理及影響因素

1.1 超聲波污泥過(guò)程減量原理

超聲波污泥過(guò)程減量原理包括超聲波裂解污泥細(xì)胞和污泥隱性生長(zhǎng)兩部分,即先通過(guò)超聲波裂解污水生物處理系統(tǒng)產(chǎn)生的部分剩余污泥,再將溶胞物作為自產(chǎn)底物回流到污水生物處理系統(tǒng),最后經(jīng)隱性生長(zhǎng)代謝溶胞物質(zhì)[14]。超聲波裂解污泥是污泥過(guò)程減量的重要組成部分,其原理見圖1。

圖1 超聲污泥裂解原理圖[15]Fig.1 Schematic of ultrasonic sludge cracking[15]

污泥裂解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生獨(dú)特的微觀空化效應(yīng),瞬間形成近5000 K高溫、500 MPa高壓的局部“熱點(diǎn)”區(qū)域[16],加速·H和·OH自由基的生成。此外,微觀空化效應(yīng)還會(huì)引發(fā)“沖擊波”從而產(chǎn)生水力剪切力,破壞胞外聚合物及細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)等,使得胞內(nèi)物質(zhì)釋放到液相中[17]。

1.2 超聲波污泥過(guò)程減量影響因素

超聲波污泥過(guò)程減量受許多因素影響,如超聲波強(qiáng)度、超聲波作用時(shí)間、超聲波反應(yīng)器構(gòu)型和污泥溶液溫度。研究[18]表明,超聲波強(qiáng)度只有達(dá)到空化閾值(0.1～0.3 W/mL)時(shí),才能激發(fā)空化效應(yīng)并裂解細(xì)胞。聲強(qiáng)過(guò)高會(huì)限制空化效應(yīng);聲強(qiáng)過(guò)低又會(huì)促進(jìn)污泥絮體分解,但這不會(huì)引起細(xì)胞壁破裂,反而對(duì)提高細(xì)胞活性有積極作用。隨著超聲波作用時(shí)間的增加,污泥裂解概率增大,但是過(guò)長(zhǎng)的作用時(shí)間又會(huì)增加能耗[19]。超聲波反應(yīng)器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)會(huì)引起非系統(tǒng)性差異,使得在相同比能量輸入下,不同構(gòu)型的超聲波反應(yīng)器會(huì)產(chǎn)生不同的超聲波裂解效率。Lippert等[20]研究發(fā)現(xiàn),超聲發(fā)生器的設(shè)計(jì)高度與污泥裂解效率呈負(fù)相關(guān),較低的設(shè)計(jì)高度(如20 mm)可實(shí)現(xiàn)均勻強(qiáng)烈的超聲處理。此外,超聲比能量的增加會(huì)造成溶胞液溫度的線性升高,而高溫又能促進(jìn)超聲空化作用,加速污泥裂解[19]。

上述影響因素均是通過(guò)產(chǎn)生不同強(qiáng)度的空化效應(yīng),促進(jìn)污泥絮體和細(xì)胞裂解,從而提高污泥過(guò)程減量效率。然而,在強(qiáng)化超聲波空化作用時(shí)引起的超聲波能源消耗率升高,卻是限制超聲波污泥過(guò)程減量技術(shù)發(fā)展的主要原因。

2 超聲波污泥過(guò)程減量技術(shù)改進(jìn)

2.1 超聲波與物化方法聯(lián)用

超聲波污泥過(guò)程減量技術(shù)的污泥減量效果顯著,但考慮到能耗高的問(wèn)題,研究者通常將超聲波與其他裂解法聯(lián)用,以開發(fā)出兼具優(yōu)良節(jié)能效果和高污泥裂解率的污泥減量技術(shù)。

除超聲波外,現(xiàn)有的污泥物理破解法主要有熱破解[21]、微波[22]和機(jī)械[23]技術(shù)等。Mostafa等[24]和Gong等[25]在超聲處理時(shí)間為30 min、功率為300 W、頻率為20 kHz、加熱溫度為120 ℃、加熱時(shí)間為30 min的條件下分別研究超聲、熱單獨(dú)作用和聯(lián)合方法的污泥減量效果,結(jié)果表明,超聲-熱處理聯(lián)合方法的污泥過(guò)程減量率比單獨(dú)超聲處理的高,且改變聯(lián)合處理的組合順序會(huì)影響污泥裂解效果(先超聲預(yù)處理后熱作用的污泥裂解率為27.1%,反之下降為22.9%)。此外,超聲波能夠強(qiáng)化微波對(duì)污泥的破解效果。Kavitha等[26]在超聲與微波輸入能量相對(duì)于總固體(TS)分別為3.5、1.67×104kJ/kg的最佳條件下,可實(shí)現(xiàn)33.2%的污泥裂解率。

在化學(xué)破解法中,關(guān)于堿解法[27]和高級(jí)氧化法[28-29](如Fenton法、臨界水氧化法)的文獻(xiàn)報(bào)道較多。超聲聯(lián)合堿作用時(shí),堿通過(guò)調(diào)節(jié)pH促進(jìn)超聲波空化過(guò)程中自由基的形成。堿處理后污泥的細(xì)胞壁易被超聲波破壞,聯(lián)合技術(shù)的協(xié)同效應(yīng)在降低堿添加量的同時(shí),也縮短了超聲破解時(shí)間[30]。超聲與Fenton法聯(lián)用能夠促進(jìn)體系中Fe2+的二次生成,其與H2O2反應(yīng)后,將產(chǎn)生更多·OH自由基,從而增強(qiáng)污泥的破解功能[31]。Olabi等[32-33]研究了超聲波對(duì)光Fenton反應(yīng)的強(qiáng)化作用,在pH為3、反應(yīng)時(shí)間為60 min,零價(jià)鐵相對(duì)TS的添加量為5 g/kg、H2O2相對(duì)TS的添加量為25 g/kg的條件下,加入超聲(40 kHz,180 W)的聯(lián)合方法能夠?qū)⒐釬enton反應(yīng)的污泥裂解率提高至70%。Ma等[34]采用超聲輔助超臨界水氧化處理法,結(jié)果表明,超聲預(yù)處理后污泥絮體解體,大量難降解有機(jī)物被釋放到液相,有助于加快超臨界水與溶出物的氧化反應(yīng)。從能耗和經(jīng)濟(jì)性角度分析,超聲與上述裂解法的聯(lián)用能夠增強(qiáng)超聲波的污泥過(guò)程減量效果,加快污泥絮體解體和細(xì)胞壁破碎,或生成更多·OH自由基氧化細(xì)胞組分,有助于降低藥劑添加量和能耗。

通過(guò)歷史天氣查詢，4月15—25日研究區(qū)僅有一次小型降水過(guò)程，北部降水量在20 mm，南部為5 mm，土壤水分整體偏低，且北部略高于南部，符合土壤水分的反演結(jié)果分布情況，說(shuō)明該方法反演的結(jié)果比較好。

2.2 超聲波與傳統(tǒng)生物處理工藝聯(lián)用

傳統(tǒng)生物處理工藝有間歇曝氣活性污泥法(SBR)和厭氧-缺氧-好氧(A2O)生物工藝等,研究者常將超聲波與SBR或A2O工藝聯(lián)用,以提高污泥破解效果。超聲波與SBR聯(lián)用技術(shù)的典型工藝流程如圖2所示。采用超聲波裂解SBR或A2O工藝的部分剩余污泥,并將裂解液回流至工藝的缺氧段,不僅能替代額外碳源作為反硝化的電子供體,從而解決低碳/氮(C/N)工業(yè)廢水處理效果差的問(wèn)題,還可以降低污泥產(chǎn)量[35]。朱廣峰等[36]考察了不同體積的超聲波裂解液回流到A2O工藝的厭氧區(qū)時(shí)對(duì)工藝出水水質(zhì)和污泥過(guò)程減量效果的影響,結(jié)果顯示,當(dāng)超聲波污泥回流百分比為40%時(shí),污泥減量率可達(dá)32.2%,但是繼續(xù)提高污泥減量率,又會(huì)造成出水總磷(TP)升高。Zhang等[37]聯(lián)用超聲波與SBR工藝得出相似的結(jié)論,即過(guò)高的污泥破解率會(huì)影響污泥的生長(zhǎng)繁殖,特別是對(duì)世代時(shí)間較長(zhǎng)的功能菌(如脫氮除磷菌)的影響更明顯,運(yùn)行一段時(shí)間后系統(tǒng)化學(xué)需氧量(COD)和總氮(TN)去除率分別下降至81.1%和66.0%,出水TP質(zhì)量濃度較高。Gao等[38]考察了低強(qiáng)度超聲波對(duì)SBR工藝的回流污泥的影響,結(jié)果顯示,污泥減量達(dá)20%以上,并且低強(qiáng)度超聲波對(duì)污泥脫氫酶活性、出水質(zhì)量和沉淀性能的影響較小。

圖2 超聲波與SBR法聯(lián)用技術(shù)的工藝流程圖Fig.2 Flow chart of combined ultrasonic and sewage treatment technology

此外,超聲波與化學(xué)破解法的聯(lián)用技術(shù)因其顯著的除污和減泥協(xié)同效應(yīng),常被聯(lián)用于傳統(tǒng)生物處理工藝中。研究[39]表明,超聲波和O3聯(lián)合裂解污泥,再與活性污泥法結(jié)合時(shí),污泥減量效果和污水處理率均優(yōu)于單獨(dú)超聲波與活性污泥法聯(lián)用或單獨(dú)O3與活性污泥法聯(lián)用的方法。超聲波輻射作用能夠強(qiáng)化O3在液相中的傳質(zhì)與分解速率[40],進(jìn)而增加O3與泥水的接觸面積,在裂解污泥的同時(shí)還能氧化污染物,從而提高污泥的減量效果和污水處理效率。超聲波與H2O2聯(lián)用同樣存在協(xié)同作用,超聲波能促進(jìn)H2O2快速分解出大量·OH,增強(qiáng)H2O2的氧化能力,從而縮短反應(yīng)時(shí)間并提高污泥溶胞率。王遷[41]考察了超聲+H2O2技術(shù)的污泥溶胞效果及溶胞液回流至SBR工藝對(duì)系統(tǒng)出水水質(zhì)的影響,結(jié)果表明:超聲+H2O2技術(shù)聯(lián)合SBR工藝的溶胞液回流比低于50%時(shí),出水水質(zhì)良好,且污泥減量率達(dá)33.6%;當(dāng)溶胞液回流比增大至70%時(shí),污泥減量率增加到42.2%,但會(huì)造成出水TP惡化。將ClO2與超聲波聯(lián)合,再耦合活性污泥法,可以降低ClO2的添加量,并在較低聲能密度下得到理想的污泥破解效果[33]。林嘉添[42]提出C1O2聯(lián)合超聲波裂解污泥后再回流至SBR工藝的污泥過(guò)程減量方法,研究發(fā)現(xiàn),單獨(dú)ClO2與SBR工藝聯(lián)合的效果較差,污泥過(guò)程減量率僅為35.5%;超聲波+ClO2聯(lián)合SBR工藝裂解70%含水率的剩余污泥時(shí),污泥過(guò)程減量率可達(dá)54.86%,但仍然存在出水TP過(guò)高的問(wèn)題。

綜上所述,超聲波污泥過(guò)程減量技術(shù)與傳統(tǒng)污水生物處理工藝聯(lián)用時(shí),一方面能取得顯著的污泥減量化效果,另一方面過(guò)高的污泥裂解量又會(huì)造成工藝出水水質(zhì)惡化。對(duì)此,研究者們通過(guò)調(diào)節(jié)超聲波污泥過(guò)程減量技術(shù)的運(yùn)行參數(shù)來(lái)控制其對(duì)出水水質(zhì)的影響,見表1。由表1可知,調(diào)控運(yùn)行參數(shù)雖然可以降低出水氨氮質(zhì)量濃度,但無(wú)法從根本上防止出水TN和TP質(zhì)量濃度的升高。因此,如何有效解決超聲波與污水生物處理工藝聯(lián)用技術(shù)存在的污泥減量和出水水質(zhì)惡化的矛盾,成為挖掘超聲波污泥過(guò)程減量技術(shù)潛力及推進(jìn)其應(yīng)用的難點(diǎn)。

表1 超聲波聯(lián)合傳統(tǒng)生物處理工藝污泥減量的調(diào)節(jié)效果Table 1 Regulation effect of ultrasonic combined with traditional biological treatment in sludge reduction process

3 超聲波與新型生物脫氮工藝聯(lián)用

目前關(guān)于低強(qiáng)度超聲波促進(jìn)微生物活性的研究逐漸受到重視,有研究者嘗試借助低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化新型生物脫氮工藝的污水處理效果,并取得重要進(jìn)展。本節(jié)提出將超聲波污泥過(guò)程減量技術(shù)與低強(qiáng)度超聲波強(qiáng)化新型生物脫氮工藝聯(lián)合的技術(shù)措施,即將高強(qiáng)度超聲波裂解污泥的作用和低強(qiáng)度超聲波促進(jìn)微生物活性的作用有機(jī)地引入新型生物脫氮工藝中,在實(shí)現(xiàn)污泥減量的同時(shí),保證生物脫氮工藝獲得良好的出水水質(zhì)。

3.1 低強(qiáng)度超聲波促進(jìn)微生物活性

根據(jù)空化氣泡的崩塌方式,可將超聲波空化效應(yīng)分為瞬態(tài)空化和穩(wěn)定空化。其中,穩(wěn)態(tài)空化是指低強(qiáng)度超聲波照射產(chǎn)生的剪切力不足以破裂細(xì)胞,僅有拉伸細(xì)胞表面的作用。低強(qiáng)度超聲波的強(qiáng)度低于10 W/cm2,振幅小于1 MPa,頻率一般在20～50 kHz。低強(qiáng)度超聲波對(duì)微生物作用體現(xiàn)在以下3方面:提高酶活性;增強(qiáng)細(xì)胞通透性,以促進(jìn)細(xì)胞傳質(zhì)及可逆滲透;加速細(xì)胞生長(zhǎng),提高新陳代謝效率,促進(jìn)生物活性,并提高微生物種群豐度和多樣性。因此,低強(qiáng)度超聲波輻射是一種提高污泥活性的有效方法,可用于改善污水生物處理效果。

(1)

現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)短程硝化的手段主要有:限制溶解氧(DO)的質(zhì)量濃度,通過(guò)高pH值、高溫、高游離氨(FA)和高游離亞硝酸鹽(FNA)抑制亞硝酸鹽氧化細(xì)菌(NOB),但這些方法大多存在定向控制難、穩(wěn)定性差、易產(chǎn)生毒性副產(chǎn)物等問(wèn)題。研究[47]表明,硝化細(xì)菌中的NOB比氨氧化細(xì)菌(AOB)更敏感,且NOB和AOB對(duì)低強(qiáng)度超聲波刺激的耐受性存在明顯差異,可以考慮采用低強(qiáng)度超聲波促進(jìn)短程硝化過(guò)程。低強(qiáng)度超聲波對(duì)短程硝化過(guò)程的促進(jìn)作用主要體現(xiàn)在以下方面:

1)增加AOB的相對(duì)豐度,提高其最大生長(zhǎng)速率。在屬水平方面,低強(qiáng)度超聲波的長(zhǎng)時(shí)間作用能提高AOB(主要是亞硝化單胞菌(Nitrosomonas))的相對(duì)豐度,同時(shí)減少NOB(主要是硝化桿菌(Nitrobacteriaceae))的相對(duì)豐度,使得AOB成為優(yōu)勢(shì)菌屬。Huang等[48]采用低強(qiáng)度超聲波增強(qiáng)短程硝化過(guò)程,分析反應(yīng)器內(nèi)微生物群落的屬分布后發(fā)現(xiàn),AOB相對(duì)豐度(3.32%)顯著高于未經(jīng)超聲輻射對(duì)照試驗(yàn)的相對(duì)豐度(0.44%),且NOB相對(duì)豐度顯著降低。Zheng等[47]同樣發(fā)現(xiàn)在低強(qiáng)度超聲波作用下,隨著超聲強(qiáng)度的增加,AOB相對(duì)豐度增加到20%以上,NOB的相對(duì)豐度則降至1.0%以下。此外,AOB最大生長(zhǎng)速率也隨著超聲強(qiáng)度的增加而逐漸增大,最大值約為初始值的2倍。

3.2 不同強(qiáng)度超聲波與新型生物處理工藝的聯(lián)用

短程硝化過(guò)程對(duì)新型生物處理工藝運(yùn)行具有重要意義,是生物脫氮的前端處理階段。目前主要有以下新型生物脫氮工藝應(yīng)用于污水處理:短程硝化-反硝化(PND)工藝和短程硝化/短程反硝化-厭氧氨氧化(PN/PD-A)工藝等。針對(duì)污泥減量增加引起出水水質(zhì)惡化的問(wèn)題,本文總結(jié)出一類聯(lián)合技術(shù)措施,即將不同強(qiáng)度超聲波聯(lián)用于新型生物處理工藝:1)采用高強(qiáng)度超聲波裂解污泥,并將裂解液回流至新型生物工藝,在工藝的好氧單元利用裂解液中高濃度的游離氨(FA)抑制NOB的生長(zhǎng)[50],在缺氧單元也可利用裂解液中的有機(jī)碳源作為電子供體驅(qū)動(dòng)反硝化或短程反硝化反應(yīng)[50];2)利用低強(qiáng)度超聲波輻射活性污泥,提高AOB對(duì)DO的親和力,加速AOB的生長(zhǎng),從而促進(jìn)短程硝化反應(yīng)的快速啟動(dòng),提高出水水質(zhì),實(shí)現(xiàn)污泥過(guò)程減量。不同強(qiáng)度超聲波與新型生物處理工藝聯(lián)用,可有效解決超聲波污泥過(guò)程減量技術(shù)在污泥過(guò)程減量與出水水質(zhì)之間的矛盾,具有十分重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。

3.2.1 短程硝化-反硝化工藝與超聲波聯(lián)用

3.2.2 短程硝化/短程反硝化-厭氧氨氧化工藝與超聲波聯(lián)用

4 總結(jié)與展望

近年來(lái),持續(xù)升高的污泥產(chǎn)量與高污水排放標(biāo)準(zhǔn)的矛盾限制了基于單一超聲波強(qiáng)度的污泥過(guò)程減量技術(shù)的推廣和應(yīng)用?，F(xiàn)有的超聲波污泥過(guò)程減量改進(jìn)技術(shù)雖然聯(lián)合了物理法、化學(xué)法和傳統(tǒng)生物處理工藝,但仍側(cè)重于污泥過(guò)程減量,而忽略了出水水質(zhì)惡化問(wèn)題。低強(qiáng)度與高強(qiáng)度超聲波聯(lián)用新型生物處理工藝的技術(shù)策略,對(duì)于同時(shí)實(shí)現(xiàn)改善污水處理效果和提高污泥過(guò)程減量率具有重要的研究?jī)r(jià)值與工程應(yīng)用意義,但其聯(lián)用機(jī)制及優(yōu)化運(yùn)行等問(wèn)題尚待探究。對(duì)此,提出以下建議:1)考察高強(qiáng)度超聲波裂解污泥產(chǎn)生的氨氮(主要是FA)質(zhì)量濃度和有機(jī)物質(zhì)量濃度與聯(lián)用工藝中關(guān)鍵功能菌(AOB、NOB和PDB)生長(zhǎng)的內(nèi)在聯(lián)系,以確定適宜的高強(qiáng)度超聲波參數(shù)范圍;2)定量分析低強(qiáng)度超聲波對(duì)關(guān)鍵功能菌(AOB和NOB)活性的影響,明確低強(qiáng)度超聲波參數(shù)設(shè)置值與這兩類功能菌生長(zhǎng)速率的內(nèi)在聯(lián)系;3)以最大限度的減污和降耗為約束目標(biāo),考察聯(lián)用工藝的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)與污泥產(chǎn)量和出水水質(zhì)的相互關(guān)系,找出最佳的工藝運(yùn)行方案,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益的最優(yōu)化。