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傳統二級生物處理污水廠大量的剩余污泥處理處置已凸顯為一個重大環保問題。減少污水處理過程剩余污泥的產量是解決問題的重要手段之一。

近年來，污泥減量研究主要集中在代謝解耦聯、強化生物捕食和強化隱性生長。其中，隱性生長是指細菌利用衰亡細胞形成的二次基質的生長過程，包含溶胞和生長兩個階段，即先將部分污泥進行溶胞處理，然后回流到生物反應器強化隱性生長。溶胞方法可分為物理法、化學法及生物法。物理法主要有加熱、機械破碎及超聲波破碎。超聲波破碎高效、快速，卻也有高能耗的問題。化學法以強氧化性的臭氧、氯及光-Fenton試劑等氧化溶胞，而又以臭氧法的研究最多，但由于制臭氧成本高亦難以大規模應用。Cl2法雖然成本較低，但有產生致癌物質THMs的危險。Fenton法亦因成本高、會殘留鐵離子和亞鐵離子影響生物反應系統的穩定。二氧化氯制取容易，成本低廉，且無產生THMs的危險，應該是一種理想的溶胞的氧化劑，然而至今相關報道卻較少，僅見李欣等的研究，采用ClO2溶胞，最佳ClO2投量為10mg/(g干泥)。

根據上述分析，若將化學溶胞和超聲波破碎耦合，或可即保證高效破解污泥又可降低成本，甚至產生協同增效作用。

ClO2與超聲波的耦合方式有兩種：或先超聲波破解，后ClO2溶胞；或先ClO2溶胞后超聲波破解。若先超聲破解后ClO2溶胞，超聲波破解階段釋放出的部分胞內物將被ClO2氧化，從而消耗部分ClO2。且其余的ClO2只是單純的氧化溶胞，并未起到與超聲波協同的效果。而若先ClO2溶胞后超聲波破解，ClO2的氧化破壞了細胞壁，細胞壁強度大大減小，使其更易于被超聲波的空化作用破解，從而減少超聲波能耗。此外，在ClO2溶胞階段，只需減小細胞壁強度，無須完全破壞細胞壁，從而可以減少ClO2投量。因此，先ClO2溶胞后超聲波破解是較好的耦合方式。

在ClO2耦合超聲波破解污泥工藝中，影響污泥破解效果的因素主要有ClO2投量、ClO2溶胞時間、超聲波聲能密度和超聲時間等。為了研究耦合工藝破胞的最佳參數，采用單因素變化實驗分析了各因素對污泥破解效果的影響，確定了最佳耦合溶胞參數。并對破解污泥的生物有效性進行了研究，為溶胞回流隱性生長提供了基礎依據。

1．材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 ClO2

南京華源水處理設備廠的ClO2發生器，以亞氯酸鈉和鹽酸為原料制取ClO2。制取的ClO2為黃綠色液體，濃度約為5000～15000mg/L，在實驗前精確測定濃度后投加使用。