Sự biến ñổi về các ñặc tính vật lý của bùn thải ñược xác ñịnh thông qua kích thước hạt bằng cách quan sát dưới kính hiển vi, ñộ ñục và khả năng loại bỏ
nước ñược sử dụng rộng rãi ñểñánh giá khả năng phân hủy của bùn thải.
Năm 1997, Tiehm và cs ñã chỉ ra cho thấy thời gian xử lý bằng sóng siêu âm tăng thì kích thước bông bùn giảm dần từ 165 µm xuống 135 µm tương ứng với thời gian xử lý lần lượt là 0,49 phút và 1,6 phút . Tuy nhiên, năm 2003,
Gonze và cs ñã xác ñịnh ñược xu hướng giảm tương tự khi thời gian xử lý lên tới 10 phút, vượt quá thời gian xử lý trên thì kích thước bông bùn có chiều hướng tăng lên theo chiều tăng của thời gian xử lý bằng sóng siêu âm. Hiện tượng tăng kích thước bông bùn trên có thể giải thích dựa trên sự giải phóng các chất polyme nội bào từ quá trình phá hủy tế bào vi sinh vật bởi sóng siêu âm, các polyme này tạo ñiều kiện cho việc gắn kết các bông bùn thành khối lớn hơn.
Năm 2001, Chu và cs ñã kiểm tra ảnh hưởng của cường ñộ và thời gian xử
lý siêu âm khác nhau lên kích cỡ hạt ở tần số 20 kHz và nguồn vào tối ña 110W. Nghiên cứu chỉ ra rằng, cường ñộ xử lý tỷ lệ thuận với hiệu suất phân hủy. Kích thước hạt giảm lần lượt từ 98,9 µm xuống 22 µm và 3 µm với 0,33 W/mL và 0,44 W/mL trong thời gian 20 phút. Khi tăng thời gian xử lý bằng sóng siêu âm lên 120 phút, kích thước hạt không giảm quá 3 µm.
Năm 2005, Bougrier và cs sự ñã ñánh giá sự phân bố kích thước hạt ở
những mức năng lượng nhất ñịnh khi sử dụng tần số siêu âm là 20 kHz và nguồn cấp năng lượng ñầu vào là 225W. Kích cỡ hạt nằm trong khoảng 0,4 ñến 100 µm. Số lượng các hạt nhỏ tăng lên tương ứng với các mức năng lượng sử dụng. Cụ thể, tại mức năng lượng Es= 14550 kJ/kgTS các hạt có kích thước 1 µm chiếm 1,5% tổng khối lượng mẫu xử lý, trong khi chúng chỉ chiếm 0,1 % trong mẫu chưa xử lý. Mặt khác, khối lượng hạt có kích thước lớn hơn 100 µm tăng mạnh với mức năng lượng ñầu vào nhất ñịnh. ðiều này có thể giải thích bởi hiện tượng kết tủa ñã ñược Gonze chỉ ra trong nghiên cứu vào năm 2003.
Nhìn chung, như những kết quả tìm ñược của Show và cs năm 2007, các hạt lớn hơn 4,4 µm ñều có sự phân tách thành các hợp phần nhỏ hơn với cường
ñộ cao ở 1 phút ñầu và sự phá hủy ñó bắt ñầu ñi tới giới hạn khi xử lý ở khoảng thời gian dài hơn. Các hạt có kích thước nhỏ hơn 4,4 µm có ñộ nhạy kém hơn với sự phá hủy của sóng siêu âm so với các hạt có kích thước lớn hơn 4,4 µm. Lực liên kết trong các hạt có kích thước lớn hơn 4,4 µm mạnh hơn nhiều so với lực liên kết trong bông bùn có kích thước lớn (thường là các liên kết lỏng lẻo hơn). Các bông bùn lớn thì khả năng tiếp xúc với sóng siêu âm lớn hơn nên thường có xu hướng chịu tác ñộng của sóng siêu âm rõ ràng hơn.
Sự thay ñổi về cấu trúc, kích thước bông bùn trong những khoảng thời gian xử lý khác nhau có thể quan sát ñược bằng kính hiển vi. Tuy nhiên, các hình
ảnh trên kính hiển vi quang học không cho ta biết các tác ñộng của sóng siêu âm
ở phạm vi tế bào. Khanal (2006) ñã tiến hành xử lý siêu âm ñối với các mẫu bùn hoạt tính, kết quả cho thấy trong vòng 2 phút xử lý các sợi tơ và các cụm bông bùn ñã hoàn toàn bị phá hủy.
Mặt khác, theo Feng và cs (2009) ñã phát hiện ra cấu trúc bông bùn dần bị
phá vỡ nhưng không bị phá hủy hoàn toàn, dù ở mức năng lượng cao hơn 26000 kJ/kgST. Do vậy, ñể có ñược thông tin ở mức tế bào, việc sử dụng kính hiển vi
ñiện tử là cần thiết nhằm ñưa ra các chứng cứ cụ thểở mức tế bào trong quá trình phân hủy bùn sinh học bằng sóng siêu âm.
Nhìn chung, sự phân rã các bông bùn lớn dẫn tới hiện tượng tăng ñộñục của mẫu bùn thải (Tiehm và cs, 2001). Feng (2009) ñã ñánh giá sự ảnh hưởng của năng lượng nhất ñịnh ñối với ñộñục của bùn. ðộ ñục trên tầng mặt của khối bùn ñược xử lý ñã giảm khi nguồn năng lượng cung cấp thấp hơn 5000 kJ/kg TS so với khối chưa xử lý. Tuy nhiên, ở mức năng lượng ñầu vào cao hơn 5000 kJ/kg TS, ñộ ñục lại tăng lên rõ rệt. ðiều này có thể giải thích do việc tăng lên của các vi hạt ñược giải phóng ra từ các bông bùn nổi bên trên bề mặt dung dịch khi tác ñộng ở mức năng lượng cao.
Năm 2009, Feng và cs ñã ñánh giá vận tốc sa lắng của bông bùn dưới tác
ñộng ở các mức năng lượng sóng siêu âm khác nhau. Kết quả cho thấy vận tốc sa lắng của bông bùn tại mức năng lượng xử lý là 500 và 1000 kJ/kgTS lớn hơn nhiều so với giá trị này của mẫu bùn chưa xử lý. Mặt khác, việc tăng năng lượng
ñầu vào vượt quá 1000 kJ/kgTS sẽ dẫn tới hiện tượng giảm vận tốc sa lắng của bông bùn so với mẫu không ñược xử lý. Hiện tượng này có thể liên quan ñến sự
giảm kích thước bông bùn và sự giải phóng các vật chất hữu cơ ra môi trường dung dịch khi tác ñộng ở mức năng lượng cao. Vì vậy, các tác giảñã ñưa ra gợi ý mức năng lượng xử lý là1000 kJ/kgTS là tối ưu ñể cải thiện tốc ñộ sa lắng của bông bùn.
Năng lượng siêu âm sử dụng ở mức thấp với thời gian xử lý ngắn sẽ làm tăng tính khử nước của bông bùn, tuy nhiên lại làm giảm ñộ phân hủy của bùn.
Chu và cs (2001) ñã cho thấy rằng khả năng loại nước giảm khi tăng thời gian xử
lý vì có một lượng nước lớn trong cấu trúc các hạt nhỏ sau quá trình xử lý siêu âm.
Năm 2003, Gonze và cs lại chỉ ra rằng tính khử nước của bông bùn tăng lên khi mức năng lượng xử lý thấp và thời gian xử lý ngắn, tuy nhiên với thời
gian xử lý dài hơn ở cùng mức năng lượng, khả năng loại nước của bông bùn lại có xu hướng giảm xuống. Hiện tượng bông bùn không thể giảm kích thước nhỏ
hơn nữa tại mức năng lượng nhất ñịnh có thể giải thích cho hiện tượng trên.