综述：近零排放策略处理剩余污泥：一种新型超声强化原位减量与资源回收方法

《Separation and Purification Technology》：Near-zero discharge strategy for excess sludge: a novel ultrasound-enhanced in-situ reduction and resource recovery approach

本综述系统探讨了超声强化污泥原位减量与资源回收技术，通过整合中强度超声与纳米气泡、高强度超声及低频脉冲微电流等工艺，实现约50%污泥原位减量、70%破解效率，并同步完成氮磷（~90%）回收与脱氮（90%）效能。该策略可降低60%–70%处置成本、减少50%–60%温室气体排放，为污水处理厂低碳化与资源循环提供关键技术支撑。

　　

引言

随着污水处理厂（WWTPs）规模扩大，剩余污泥年产量已突破5000万吨，其处理成本占厂区总运营成本的30%–50%。传统脱水、干化、焚烧等技术虽能实现污泥减容，但存在能耗高、资源浪费等问题。近年来，基于“污泥减量化+资源化”理念的原位处理技术成为研究热点，其中超声技术因具有清洁、可控、无二次污染等优势，在破解污泥胞外聚合物（EPS）和微生物细胞壁方面展现出独特潜力。

技术框架

本研究提出一种多工艺耦合的超声集成系统：首先利用中强度超声-纳米气泡技术对30%浓缩污泥进行破解，促进胞溶-隐性生长路径，实现50%原位污泥减量；剩余70%污泥经高强度超声-脉冲微电流协同处理，释放细胞内碳、氮、磷等资源。其中，氮磷通过鸟粪石（struvite）结晶回收率可达~90%，溶解性碳源则作为内碳源强化反硝化，脱氮效率达90%。

可持续性评估

生命周期与技术经济分析表明，该集成工艺可节约60%–70%污泥处置成本，并降低50%–60%温室气体排放。超声破解过程中产生的微湍流和空化效应能有效破碎污泥絮体，避免化学药剂投加，符合低碳循环经济目标。

挑战与展望

该技术规模化应用仍面临挑战：污泥组分受进水水质、季节变化影响显著，需优化参数适应实际工况；高频超声设备能耗较高，未来需开发低能耗脉冲式超声装置；此外，鸟粪石结晶纯度与碳源回收稳定性需进一步验证。

结论

超声协同技术通过物理破解与生物代谢的耦合，为实现近零污泥排放提供了新路径。其高效资源回收特性不仅缓解环境压力，更为污水处理厂“能源-资源”双循环模式提供了技术范式。