一、市政污泥的定义及特征
市政污泥是在污水处理过程中产生的半固态或固态物质，是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。污泥的主要特性是含水率高（可高达99%以上），有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶状液态。它是介于液体和固体之间的浓稠物，可以用泵运输，但它很难通过沉降进行固液分离。
不同含水率下的污泥的产品性状：
含水率93%，污泥呈液状；
含水率85～93%，污泥呈流状；
含水率65%～85%，污泥呈塑态；
含水率65%，污泥呈固态。
二、市政污泥处理面临的难题
近几年各地政府对市政污泥含水率及后续的处理方式都有了更为严格的要求，大部分地区要求污水厂出厂的污泥含水率低于60%，在有些地区甚至要求低于40%，现有的污泥压滤设备已经很难满足处理要求。对于含水率低于60%，有些企业在污泥进压滤机之前需要添加大量的石灰，或者增加压滤机的压力，这些措施都大幅度的增加了日常的运行成本，添加石灰的方法更是增加了污泥产量，而不是实现污泥减量。对于含水率低于40%的地区，有些企业采用碱式热水解的破壁技术，为后续的压滤及污泥干化降低难度和成本，但热水解运行成本过高；有些企业为了满足要求推出了板框压滤与蒸汽（热水）干化一体化设备，但是由于前期没有污泥破壁处理，压滤设备也难以作用到污泥微生物的微观层面，还是没有解决运行成本高的问题。如何在压滤及干化环节之前高效、低耗、环保的进行污泥破壁处理，成了污泥处理整个流程的关键。
三、水力空化污泥破壁技术
水力空化技术是目前世界上最先进的污泥破壁技术，也是污泥处置减量化、稳定化、无害化、资源化的基础。
1、什么是水力空化
水力空化是指液体经过的管道某处人为制造低压强、高流速的状态，当液体压强小于饱和蒸汽压时，液体中的气泡就会不断膨胀，体积变大。而随着流体运动，气泡到达高压强、低流速区域之后，气泡就会塌缩、爆裂，在急剧崩溃时可释放出巨大的能量，并产生速度约为m/s、有强大冲击力的微射流，碰撞密度高达1.5kg/cm2。气泡在急剧崩溃的瞬间产生局部高温高压（K，atm），这种极端的物理条件足以杀死大多数的微生物并破坏其细胞壁。微生物细胞中平均70%的是水，经水力空化破壁后，污泥中的表面吸附水、孔隙水、以及内部水在经后续的离心脱水或压滤后会与污泥分离，可大幅度的降低污泥含水率及污泥产量。
2、水力空化破壁设备及工作机理
水力空化污泥破壁系统由一台泵、控制装置和空化室组成，该技术是基于水力空化、机械剪切、能量冲击区域以及压力和真空急速变化的基本原理而成。
水力空化污泥破壁设备核心装置由均压室和空化室组成，污泥首先被抽到均压室内，然后再进入空化室，在空化室内通过截短的喷嘴被迫高速旋转。当液体的静压降落至临界值以下，空腔开始形成并不断扩大，随着喷嘴出口处的压力突然增加，空腔无法再承受周围压力，空腔剧烈破灭，在此过程中，空腔周围会产生极高的温度和强烈的压力波，发生水力空化现象完成污泥的破壁处理。
3、水力空化污泥破壁技术的优势
（1）适配性强，可与多种污泥脱水工艺结合：
（2）占地面积小：撬装设备尺寸仅为1.1m×1.5m×1.8m。
（3）运行成本低：设备的运行成本仅为泵的电耗，功率仅7-30KW。
（4）处理量大：最小的型号单台设备处理量19m3/h，最大的处理量54m3/h。
（5）处理效果显著：可降低8%-15%的污泥含水率。
（6）消杀各类细菌、寄生虫、病毒细胞等，减少二次污染。
（7）设备运行稳定：可稳定运行10年以上。
（8）投资回收期短：设备回收期1-2年。
4、水力空化污泥破壁技术工艺流程
（1）污泥破壁处理直接与压滤脱水相结合，如下图所示：
此工艺可实现：
√分散脱水，从水合惰性颗粒中释放水，破坏丝状细菌和细菌细胞裂解；
√TSS（总悬浮固体）和VSS（挥发性悬浮固体）降低15-17%；
√SVI（污泥体积指数）降低50%-75%；
√颗粒大小（至25微米）降低80%，颗粒均匀度有所提高；
√粘度降低，泵送能力提高；
美国密歇根州曼彻斯特污水厂当前工艺流程图及运行分析
（2）水力空化破壁技术与好氧消化结合
随着工厂规模的扩大，对于有好氧消化的工艺，我们需要对污泥进行更多处理以减少所产生的废物固体量。在强大的空化作用下，细胞裂解且废活性污泥（WAS）粒径减小，营养丰富的“食物”循环到曝气系统中。这有助于建立一种内源呼吸期，在这个过程中细胞的生长不会停止，但是自然细胞降解以及水力空化污泥破壁技术作用下引起的细胞破坏和裂解速率，会超过微生物繁殖的速率。
水力空化污泥破壁技术用于好氧消化池的侧流回路上
黎巴嫩某污水处理厂当前工艺流程图及运行分析
（3）水力空化污泥破壁技术与厌氧消化相结合
对于有厌氧消化的工艺，也需要对其再做进一步处理。与好氧消化不同的是，在好氧消化中细菌主要产生二氧化碳，而在厌氧消化中细菌产生的副产物是甲烷。厌氧消化池需要高温控制，还需要一套甲烷收集系统。产生的甲烷质量不佳（~65％），可燃烧甲烷用于沼气池的温度控制，或是处理后进管道出售。
黎巴嫩某污水处理厂当前工艺流程图及运行分析