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污水处理厂处理污水普遍使用的方法是活性污泥法,该方法会产生大量的剩余污泥,需要进行处理以免引起二次污染,超声波破碎方法是处理剩余污泥方法中的一种。本课题的研究思路是,首先进行剩余污泥破碎试验；其次就是对超声波破碎剩余污泥过程用超声空化理论,再结合相应的简化假设和力学理论来推导其破碎的力学机制,得出细胞外壳破碎的强度极限,应用该强度极限探讨超声破碎的最佳功率。超声波破碎剩余污泥试验分为两个方面,一是超声波照射时间与污泥破碎效果的关系,二是超声波照射功率与污泥破碎效果的关系。污泥破碎效果通过SCOD和核酸浓度来反映表征。理论推导部分从这样几个方面来进行,首先根距超声空化理论,用数值求解的方法得到本实验条件下,空化泡的运动曲线,再根据该曲线计算空化泡闭合对闭合中心周围产生的压力情况；其次根据污泥中的污泥细胞结构,对其中细胞加以简化,并分析其受力。最后在受力下得到污泥细胞外壳的强度极限,并应用该强度探讨破碎剩余污泥的最佳功率在破碎剩余污泥试验部分,通过不同破碎时间试验得到了破碎效果与破碎时间的关系曲线,即SCOD浓度与破碎时间的关系曲线和核酸浓度与破碎时间的关系曲线；通过不同破碎功率试验得到了破碎效果与破碎功率的关系曲线,即SCOD浓度与破碎功率的关系曲线和核酸浓度与破碎功率的关系曲线。在理论推导部分,根据不同功率下的空化泡运动曲线,得到空化泡闭合前的最大半径和整个空化过程所需的时间；通过空化泡闭合产生压力的计算,得到空化压力与离闭合中心距离的关系曲线；通过模型假设和前面所得等参数,推导出细胞外壳的强度极限σc=107.5MPa以；根据该强度极限和论文中定义的破碎效率系数,得到在本实验条件下的破碎最佳功率为350W,与实验结果相符。