超聲波在低頻范圍內(20kHz-100kHz)尤其適合處理污泥(本文以下提到的超聲波都是指低頻超聲波，并簡稱超聲波)。

　　超聲波作用下的污泥不斷被壓縮和膨脹，使內部可產生氣穴泡，且不斷成長并最終共振“內爆”產生超高溫(5000℃)、高壓(500 bar)，同時產生的強力水噴射流形成巨大的水力剪切力，對污泥絮體結構與污泥中微生物細胞壁產生巨大的破壞(下圖)，使細胞質和酶從細胞中溶出，使污泥 的物理、化學和生物性質發生不同程度的改變，從而有益于污水廠運行及污泥處置。

　　絕大多數城市污水處理廠以生物處理為主，通過微生物的生命活動實現對污染物的降解和去除。處理達標后的上清液經消毒后排放，有60%-80%的污染物形成污泥進入污泥處理系統。從消除污染物角度看，只有對污泥進行徹底的處理，污水處理的目的才真正達到，否則只能看作是污染物從液相轉化為固相（或半固相）。從成分上分析，污泥由水和固體顆粒組成。固體成分中的可降解有機物含量一般在40%，難降解有機物含量一般在20%，礦物質含量在40%。超聲波發揮作用的目標主要是前兩部分成分，使之被摧毀、轉化、降解。實踐中的常用做法是對一部分（30%）剩余污泥進行超聲波處理，處理后的污泥回流到生物工藝的起始端。 

　　“超聲波強化生物脫氮除磷技術”是在傳統生物脫氮除磷工藝的基礎上，用超聲波處理在污泥或者污泥處理的某一位置或生化段上的污泥，利用超聲波對污水處理廠的剩余污泥進行擊破，釋放出污泥中的溶解性COD，然后將其回流至生物處理段的缺氧段中，有效補充生物處理過程中所需的碳源，從而達到強化生物脫氮除磷的目的。