超声波在低频范围内(20kHz-100kHz)尤其适合处理污泥(本文以下提到的超声波都是指低频超声波，并简称超声波)。
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超声波作用下的污泥不断被压缩和膨胀，使内部可产生气穴泡，且不断成长并最终共振“内爆”产生超高温(5000℃)、高压(500 bar)，同时产生的强力水喷射流形成巨大的水力剪切力，对污泥絮体结构与污泥中微生物细胞壁产生巨大的破坏(下图)，使细胞质和酶从细胞中溶出，使污泥 的物理、化学和生物性质发生不同程度的改变，从而有益于污水厂运行及污泥处置。
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绝大多数城市污水处理厂以生物处理为主，通过微生物的生命活动实现对污染物的降解和去除。处理达标后的上清液经消毒后排放，有60%-80%的污染物形成污泥进入污泥处理系统。从消除污染物角度看，只有对污泥进行彻底的处理，污水处理的目的才真正达到，否则只能看作是污染物从液相转化为固相（或半固相）。从成分上分析，污泥由水和固体颗粒组成。固体成分中的可降解有机物含量一般在40%，难降解有机物含量一般在20%，矿物质含量在40%。超声波发挥作用的目标主要是前两部分成分，使之被摧毁、转化、降解。实践中的常用做法是对一部分（30%）剩余污泥进行超声波处理，处理后的污泥回流到生物工艺的起始端。
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“超声波强化生物脱氮除磷技术”是在传统生物脱氮除磷工艺的基础上，用超声波处理在污泥或者污泥处理的某一位置或生化段上的污泥，利用超声波对污水处理厂的剩余污泥进行击破，释放出污泥中的溶解性COD，然后将其回流至生物处理段的缺氧段中，有效补充生物处理过程中所需的碳源，从而达到强化生物脱氮除磷的目的。
