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利用厭氧性微生物的代謝特性，在毋需提供外源能量的條件下，以污水中被還原有機物作為受氫體，同時(shí)產(chǎn)生有能源價(jià)值的甲烷氣體。降解有機物的同時(shí)產(chǎn)生的沼氣（含CH4、CO2、N2、H2、O2、H2S等氣態(tài)物質(zhì)），可以被積極利用而產(chǎn)生經(jīng)濟價(jià)值。廢水處理的厭氧生物處理技術(shù)是在厭氧條件下，兼性厭氧和厭氧微生物群體將有機物轉化為甲烷和二氧化碳的過(guò)程，又稱(chēng)為厭氧消化。厭氧生物處理技術(shù)在水處理行業(yè)中一直都受到環(huán)保工作者們的青睞，由于其具有良好的去除效果，更高的反應速率和對毒性物質(zhì)更好的適應，更重要的是由于其相對好氧生物處理廢水來(lái)說(shuō)不需要為氧的傳遞提供大量的能耗，使得厭氧生物處理在水處理行業(yè)中應用十分廣泛。

一般來(lái)說(shuō)，廢水中復雜有機物物料比較多，通過(guò)厭氧分解分四個(gè)階段加以降解：

(1)水解階段：高分子有機物由于其大分子體積，不能直接通過(guò)厭氧菌的細胞壁，需要在微生物體外通過(guò)胞外酶加以分解成小分子。廢水中典型的有機物質(zhì)比如纖維素被纖維素酶分解成纖維二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被分解成短肽和氨基酸。分解后的這些小分子能夠通過(guò)細胞壁進(jìn)入到細胞的體內進(jìn)行下一步的分解。

(2)酸化階段：上述的小分子有機物進(jìn)入到細胞體內轉化成更為簡(jiǎn)單的化合物并被分配到細胞外，這一階段的主要產(chǎn)物為揮發(fā)性脂肪酸(VFA)，同時(shí)還有部分的醇類(lèi)、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等產(chǎn)物產(chǎn)生。

(3)產(chǎn)乙酸階段：在此階段，上一步的產(chǎn)物進(jìn)一步被轉化成乙酸、碳酸、氫氣以及新的細胞物質(zhì)。

(4)產(chǎn)甲烷階段：在這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇都被轉化成甲烷、二氧化碳和新的細胞物質(zhì)。這一階段也是整個(gè)厭氧過(guò)程最為重要的階段和整個(gè)厭氧反應過(guò)程的限速階段。

厭氧技術(shù)發(fā)展過(guò)程大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：

第一階段(1860-1899年)：簡(jiǎn)單的沉淀與厭氧發(fā)酵合池并行的初期發(fā)展階段。這個(gè)發(fā)展階段中，污水沉淀和污泥發(fā)酵集中在一個(gè)腐化池(俗稱(chēng)化糞池)中進(jìn)行，泥水沒(méi)有進(jìn)行分離。

第二階段(1899-1906年)：污水沉淀與厭氧發(fā)酵分層進(jìn)行的發(fā)展階段。

第三階段(1906-2001年)：獨立式營(yíng)建的高級發(fā)展階段。這個(gè)發(fā)展階段中，沉淀池中的厭氧發(fā)酵室分離出來(lái)，建成獨立工作的厭氧消化反應器。

與此相對應的是，厭氧生物處理技術(shù)的反應器主體也經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)代。

第一代厭氧反應器是以普通厭氧消化池(CADT)，厭氧接觸工藝(ACP)為代表的低負荷系統。

第二代反應器是20世紀60年代末以在反應器內保持大量的活性污泥和足夠長(cháng)的污泥齡為目標，利用生物膜固定化技術(shù)和培養易沉淀厭氧污泥的方式開(kāi)發(fā)出的。如厭氧濾器(AF)、厭氧流化床(AFB)、厭氧生物轉盤(pán)(ARBCP)、上流式厭氧污泥床(IAASB)、厭氧附著(zhù)膨脹床(AAFEB)等。其中UASB反應器為應用最廣的反應器，在其為代表的第二代反應器的研究與應用的基礎上開(kāi)發(fā)出了新一代反應器。

第三代厭氧反應器是在將固體停留時(shí)間和水力停留時(shí)間相分離的前提下，使固液兩相充分接觸，從而既能保持大量污泥又能使廢水和活性污泥之間充分混合、接觸以達到真正高效的目的。目前研究較多的有：厭氧顆粒污泥膨脹床(EGSB)、厭氧內循環(huán)(IC)等。

在此，檢驗介紹幾種應用比較廣泛的厭氧技術(shù)：

1、厭氧生物濾池

厭氧生物濾池的構造與一般的生物濾池相似，池內設填料，但池頂密封。廢水由池底進(jìn)人，由池頂部排出。填料浸沒(méi)于水中，微生物附著(zhù)生長(cháng)在填料之上。濾池中微生物量較高，平均停留時(shí)間可長(cháng)達150d左右，因此可以達到較高的處理效果。濾池填料可采用碎石、卵石或塑料等，平均粒徑在40mm左右。

2、厭氧接觸工藝

厭氧接觸工藝又稱(chēng)厭氧活性污泥法，是在消化池后設沉淀分離裝裝置，經(jīng)消化池厭氧消化后的混合液排至沉淀池分離裝置進(jìn)行泥水分離，澄清水由上部排出，污泥回流至厭氧消化池。這樣做既避免了污泥流失又可提高消化池容積負荷，從而大大縮短了水力停留時(shí)間。厭氧接觸工藝的一般負荷：中溫為2-10kgCOD/(m3˙d)，污泥負荷≤0.25kgCOD/(kgVSS˙d)，池內的MLVSS為10-15g/L。

3、UASB

ASB反應器污泥床區主要有沉降性能良好的厭氧污泥組成，濃度可達到50-100g/L或更高。沉淀懸浮區主要靠反應過(guò)程中產(chǎn)生的氣體的上升攪拌作用形成，污泥濃度較低，一般在5-40g/L范圍內，在反應器的上部設有氣(沼氣)、固(污泥)、液(廢水)三相分離器，分離器首先使生成的沼氣氣泡上升過(guò)程偏折，穿過(guò)水層進(jìn)入氣室，由導管排出。脫氣后混合液在沉降區進(jìn)一步固、液分離，沉降下的污泥返回反應區，使反應區內積累大量的微生物。待處理的廢水由底部布水系統進(jìn)入，澄清后的處理水從沉淀區溢流排除。在UASB反應器中能得到一種具有良好沉降勝能和高比產(chǎn)甲烷活性的顆粒厭氧污泥，因而相對其他的反應器有一定優(yōu)勢：顆粒污泥的相對密度比人工載體小，靠產(chǎn)生的氣體來(lái)實(shí)現污泥與基質(zhì)的充分接觸，省卻攪拌和回流污泥設備和能耗;三相分離器的應用省卻了輔助脫氣裝置;顆粒污泥沉降性能良好，避免附設沉淀分離裝置和回流污泥設備：反應器內不需投加填料和載體，提高容積利用率。

4、EGSB

20世紀90年代初，荷蘭Wageningen農業(yè)大學(xué)開(kāi)始了厭氧膨脹顆粒污泥床(簡(jiǎn)稱(chēng)EGSB)反應器的研究。Lettinga教授等人在利用UASB反應器處理生活污水時(shí)，為了增加污水污泥的接觸，更有效地利用反應器的容積，改變了UASB反應器的結構設計和操作參數，使反應器中顆粒污泥床在高的液體表面上升流速下充分膨脹，由此產(chǎn)生了早期的EGSB反應器。EGSB反應器實(shí)際上是改進(jìn)的UASB反應器，區別在于前者具有更高的液體上升流速，使整個(gè)顆粒污泥床處于膨脹狀態(tài)，這種獨有的特征使其可以具有較大的高徑比。EGSB反應器主要由主體部分、進(jìn)水分配系統、氣液固三相分離器和出水循環(huán)等部分組成，結構。其中，進(jìn)水分配系統是將進(jìn)水均勻分配到整個(gè)反應器的底部，產(chǎn)生一個(gè)均勻的上升流速：三相分離器是EGSB反應器最關(guān)鍵的構造，能將出水、沼氣和污泥三相有效分離，使污泥在反應器內有效持留;出水循環(huán)部分是為了提高反應器內的液體表面上升流速，使顆粒污泥與污水充分接觸，避免反應器內死角和短流的產(chǎn)生。

5、IC

IC內循環(huán)厭氧反應器為荷蘭帕克公司的專(zhuān)利產(chǎn)品，目前帕克公司在全球有300多臺IC反應器得以應用。相對于UASB只在頂部有一級三相分離器，IC內循環(huán)反應器具有兩級三相分離器。IC反應器實(shí)際上由兩級UASB構成，底部UASB負荷高，頂部負荷低。因為在一級分離時(shí)收集了大量沼氣，其對廢水的擾動(dòng)減少，使得在二級三相分離中得到更好的氣、水、泥分離效果。二級分離的lC反應器確保了最佳的污泥停留時(shí)間，這樣對于處理一些化工廢水是很有利的，因為這些廢水厭氧污泥產(chǎn)量很小。IC反應器具有一個(gè)自調節的氣提內循環(huán)結構，循環(huán)廢水與原水混合將稀釋進(jìn)水濃度。內循環(huán)作用所帶來(lái)的能量使得泥水在底部混合更加充分，從而污泥活性也得到增加。IC內循環(huán)所行成的廢水內部稀釋可以減少生產(chǎn)所帶來(lái)的負荷波動(dòng)。IC反應器的容積負荷(15-30kgCOD/m3)為UASB(7-15kgCOD/m3)的兩倍。