超声处理厌氧消化污泥：工艺参数交互作用及批式与流通式构型的对比评估

本综述系统探讨了超声（US）技术在强化厌氧消化（AD）系统能量回收与废物最小化中的应用潜力，重点解析了总固体含量、振幅和处理时长等多变量交互效应对有机物解离度（DDCOD）、可溶性蛋白（sP）、碳水化合物（sC）及挥发性脂肪酸（VFA）的影响机制，并通过响应面法（RSM）揭示了流通式与静态反应构型的性能差异，为污泥处理工艺优化提供了关键理论依据。

　　

Highlight

消化污泥采样与表征

本实验所用厌氧消化污泥（ADS）采集自意大利萨莱诺省Mercato San Severino市的城市污水处理厂（WWTP）。该厂主要处理生活污水及少量工业废水。ADS取样自中温条件下运行的厌氧消化罐底部排放口。表1展示了样品的理化特性。

实验设计

本研究采用基于三水平Box–Behnken设计（BBD）的响应面法（RSM），以超声处理时间（t_C）、振幅（Amp）和总固体含量（TS）为核心变量，通过有限实验量高效解析多因子协同作用对污泥溶出效能的影响。

统计建模与实验验证

Box–Behnken设计为分析超声处理参数对污泥溶化效果的影响提供了强大统计框架。研究中对t_C、Amp和TS三个自变量进行三水平探索，全面刻画了它们对各响应变量的线性、二次方及交互效应。残差呈现微小且随机分布，证实了其独立性假设。统计结果显著支持模型可靠性，为工艺优化提供了精准预测工具。

结论与展望

本综合分析揭示了超声处理效率受运行参数间复杂相互作用的调控。定量结果需结合具体污泥特性解读，但Box–Behnken设计所构建的预测模型成功指导了工艺优化，凸显多变量协同调控在超声破解难降解有机物中的核心价值。未来需进一步探索不同污泥基质下的参数适应性，以推动超声技术在废水资源化中的规模化应用。