• 按微生物生長狀態(tài)分為厭氧活性污泥法(anaerobic activated sludge)和厭氧生物膜法(anaerobic slime),； 

• 根據(jù)厭氧消化中物質(zhì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的總過程是否在同一反應(yīng)器中并在同一工藝條件下完成，又可分為一步厭氧消化(one stage digestion)與兩步厭氧消化(two stage digestion)等,；

• 厭氧處理工藝發(fā)展大致可分為三個發(fā)展階段（三代） 

  
  

第一代（20世紀(jì)50年代）

代表：

厭氧消化池（化糞池）

厭氧接觸工藝

又稱為傳統(tǒng)消化池(conventional digester),。 

消化池常用密閉的圓柱形池,，廢水定期或連續(xù)進(jìn)入池中，經(jīng)消化的污泥和廢水分別由消化池底和上部排出,，所產(chǎn)沼氣從頂部排出,。

池徑從幾米至三、四十米,，柱體部分的高度約為直徑的1/2,，池底呈圓錐形，以利排泥,。 

為使進(jìn)水與微生物盡快接觸,，需要一定的攪拌。常用攪拌方式有三種：(a)池內(nèi)機械攪拌,；(b)沼氣攪拌,；(c)循環(huán)消化液攪拌。

螺旋槳攪拌的消化池

在消化池后設(shè)沉淀池,，將沉淀污泥回流至消化池,，形成了厭氧接觸法（anaerobic contact process)。

優(yōu)點  

• 通過污泥回流,，保持消化池內(nèi)污泥濃度較高,，一般為10-15g/L，耐沖擊能力強,；  

• 消化池的容積負(fù)荷較普通消化池高,，水力停留時間比普通消化池大大縮短，如常溫下,，普通消化池為15-30天,，而接觸法小于10天；  

• 可以直接處理懸浮固體含量較高或顆粒較大的料液,，不存在堵塞問題；  

• 混合液經(jīng)沉降后,，出水水質(zhì)好,。  

缺點  

• 需增加沉淀池、污泥回流和脫氣等設(shè)備  

• 混合液難于在沉淀池中進(jìn)行固液分離

第二代（60年代～70年代末）  

代表：  

厭氧濾池（AF）  

上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）  

流化床和膨脹床系統(tǒng)  

厭氧生物轉(zhuǎn)盤

厭氧濾池（anaerobic filter又稱厭氧固定膜反應(yīng)器）,，是60年代末開發(fā)的新型高效厭氧處理裝置,。

濾池呈圓柱形，池內(nèi)裝放填料,，池底和池頂密封,。

厭氧微生物附著于填料的表面生長，當(dāng)廢水通過填料層時,，在填料表面的厭氧生物膜作用下,，廢水中的有機物被降解,，并產(chǎn)生沼氣，沼氣從池頂部排出,。

• 廢水從池底進(jìn)入,，從池上部排出，稱升流式厭氧濾池,；  

• 廢水從池上部進(jìn)入,，以降流的形式流過填料層，從池底部排出,，稱降流式厭氧濾池,。

  
  

優(yōu)點

• 濾池中的微生物量較高，可承受的有機容積負(fù)荷高,，COD容積負(fù)荷為2-16 kgCOD/(m3·d),，且耐沖擊負(fù)荷能力強；

• 廢水與生物膜兩相接觸面大,，強化了傳質(zhì)過程,，因而有機物去除速度快；

• 微生物固著生長為主,，不易流失,，因此不需污泥回流和攪拌設(shè)備；

• 啟動或停止運行后再啟動比前述厭氧工藝法時間短,。

缺點

• 厭氧微生物總量沿池高度分布是很不均勻的,，在池進(jìn)水部位高。

• 當(dāng)廢水中有機物濃度高時,，特別是進(jìn)水懸浮固體濃度和顆粒較大時,，進(jìn)水部位容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。

改進(jìn)

• 出水回流,；

• 部分充填載體,；

• 采用軟性填料。

上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（upflow anaerobic sludge blanket reactor),，簡稱UASB反應(yīng)器,，是由荷蘭的G. Lettinga等人在70年代初研制開發(fā)的。 

他們在研究用升流式厭氧濾池處理土豆加工和甲醇廢水時取消了池內(nèi)的全部填料,，并在池子的上部設(shè)置了氣,、液、固三相分離器,，于是一種結(jié)構(gòu)簡單,、處理效能很高的新型厭氧反應(yīng)器便誕生了。

由反應(yīng)區(qū),、沉淀區(qū)和氣室三部分組成,。

上流式厭氧污泥床的池形有圓形,、方形、矩形,。小型裝置常為圓柱形,，底部呈錐形或圓弧形。

大型裝置為便于設(shè)置氣,、液,、固三相分離器，則一般為矩形,，高度一般為3-8m,，其中污泥床1-2m，污泥懸浮層2-4m,，多用鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),。

在UASB反應(yīng)器中能夠培養(yǎng)得到一種具有良好沉降性能和高比產(chǎn)甲烷活性的顆粒厭氧污泥，相對于其他同類裝置就具有一定的優(yōu)勢：

a）反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高,，一般平均污泥濃度為30-40g/L,，其中底部污泥床(sludge bed)污泥濃度60-80g/L，污泥懸浮層(sludge blanket)污泥濃度5-7g/L,；污泥床中的污泥由活性生物量占70-80％的高度發(fā)展的顆粒污泥(sludge granules)組成,，顆粒的直徑一般在0.5-5.0mm之間，顆粒污泥是UASB反應(yīng)器的一個重要特征,。

（b）有機負(fù)荷高,，水力停留時間短，中溫消化,，COD容積負(fù)荷一般為10-20kgCOD/（m3·d）,；

（c）反應(yīng)器內(nèi)設(shè)三相分離器，被沉淀區(qū)分離的污泥能自動回流到反應(yīng)區(qū),，一般無污泥回流設(shè)備,；

（d）無混合攪拌設(shè)備。投產(chǎn)運行正常后,，利用本身產(chǎn)生的沼氣和進(jìn)水來攪動,；

（e）污泥床內(nèi)不填載體，節(jié)省造價及避免堵塞問題,。

UASB反應(yīng)器的缺點：

（a）反應(yīng)器內(nèi)有短流現(xiàn)象，影響處理能力,。進(jìn)水中的懸浮物應(yīng)比普通消化池低得多,，特別是難消化的有機物固體不宜太高，以免對污泥顆?；焕驕p少反應(yīng)區(qū)的有效容積,，甚至引起堵塞,；

（b）運行啟動時間長，對水質(zhì)和負(fù)荷突然變化比較敏感,。

UASB反應(yīng)器示意圖

(1) 進(jìn)水配水系統(tǒng)

(2) 反應(yīng)區(qū)  其中包括污泥床區(qū)和污泥懸浮層區(qū),，有機物主要在這里被厭氧菌所分解，是反應(yīng)器的主要部位

(3) 三相分離器,，其功能是把沼氣,、污泥和液體分開

(4)出水系統(tǒng)  其作用是把沉淀區(qū)表層處理過的水均勻地加以收集，排出反應(yīng)器

 (5)氣室  也稱集氣罩,，其作用是收集沼氣

 (6)浮渣清除系統(tǒng)  其功能是清除沉淀區(qū)液面和氣室表面的浮渣,。如浮渣不多可省略

(7)排泥系統(tǒng)  其功能是均勻地排除反應(yīng)區(qū)的剩余污泥 

第三代（20世紀(jì)80年代～）

既要實現(xiàn)SRT和HRT的分離，又要使進(jìn)水和污泥充分接觸,。為滿足第二個條件,，一方面確保反應(yīng)器進(jìn)水布水均勻性，這樣才能最大程度地避免短流,；從另一方面講,，應(yīng)考慮如何利用工藝本身的混合和產(chǎn)氣的擾動來加強反應(yīng)器內(nèi)混合程度。正是對這一問題的研究導(dǎo)致了第三代厭氧反應(yīng)器的開發(fā)和應(yīng)用,。

第三代厭氧反應(yīng)器代表：

EGSB(顆粒污泥膨脹床反應(yīng)器）

IC（厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器）

ABR

EGSB反應(yīng)器回流的作用：

• 充分混合

• 稀釋,、減輕原水負(fù)荷，提高抗沖擊能力,。

目前IC反應(yīng)器技術(shù)已成功地應(yīng)用于啤酒生產(chǎn),、造紙及食品加工等行業(yè)的生產(chǎn)污水處理中，由于其處理容量高,，投資少,，占地省，運行穩(wěn)定等優(yōu)點引起了各國水處理人員的矚目,，被稱為第三代厭氧生化反應(yīng)器的代表工藝之一,。 

IC反應(yīng)器具有以下特點：  

• 它實現(xiàn)了“高負(fù)荷與污泥流失相分離”。  

• 它具有一個無外加動力的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng),。  

• 內(nèi)循環(huán)增加了水力負(fù)荷,，強化了傳質(zhì)過程。  

• IC反應(yīng)器尤其適合于處理濃度較低和溫度較低的有機廢水,。  

IC厭氧反應(yīng)器與UASB反應(yīng)器相比具有以下優(yōu)點:  

• 有機負(fù)荷高,。  

• 抗沖擊負(fù)荷能力強，運行穩(wěn)定性好,。  

• 基建投資省,，占地面積少。  

• 節(jié)能,。  

ABR各個隔室中微生物相是隨流程逐漸遞變的,，遞變的規(guī)律與底物的降解過程協(xié)調(diào)一致,，從而確保相應(yīng)的微生物擁有最佳的代謝環(huán)境和代謝活性。ABR的推流特性可確保系統(tǒng)擁有更優(yōu)的出水水質(zhì),，同時反應(yīng)器的運行更加穩(wěn)定,，對沖擊負(fù)荷以及進(jìn)水中的有毒物質(zhì)具有更好的緩沖能力。 

在各級分隔的單體中培養(yǎng)出合適的厭氧細(xì)菌群落,，以適應(yīng)相應(yīng)的底物組分及環(huán)境因子,，如pH值、H2分壓等,。

防止在各個單體中出現(xiàn)污泥互相混合現(xiàn)象,。

將各單體或隔室內(nèi)的產(chǎn)氣互相隔開。

工藝流程更接近于推流式,，追求系統(tǒng)更高的去除率,，更好的出水水質(zhì)。

SMPA工藝的適用范圍更為廣泛,，適用于各類溫度條件,，從低溫（小于10℃）到高溫（大于55℃）均可運行，而且對各種含抑制性化合物的化工廢水也具有較高的降解效能,。

SMPA工藝是今后厭氧工藝技術(shù)研究和應(yīng)用發(fā)展的主導(dǎo)方向,。

根據(jù)厭氧處理過程中參與有機物降解的不同微生物種群的生理生態(tài)特點及其組成的為生態(tài)系統(tǒng)對環(huán)境條件的要求，進(jìn)行多相工藝研究,，以及根據(jù)反應(yīng)器的混合要求進(jìn)行復(fù)合流態(tài)工藝的研究,，已成為開發(fā)和研制新型厭氧處理工藝技術(shù)的主導(dǎo)。

厭氧生物處理法的設(shè)計包括：  

• 流程和設(shè)備的選擇  

• 反應(yīng)器和構(gòu)筑物的構(gòu)造和容積的確定  

• 需熱量的計算和攪拌設(shè)備的設(shè)計等  

厭氧法的優(yōu)點：  

（1）應(yīng)用范圍廣  

好氧法一般只適用于中,、低濃度有機廢水的處理,，而厭氧法既適用于高濃度有機廢水，又適用于中,、低濃度有機廢水,。  

有些有機物對好氧生物處理法來說是難降解的，但對厭氧生物處理是可降解的,，如固體有機物,、著色劑蒽醌和某些偶氮染料等。  

（2）能耗低  

好氧法需要消耗大量能量供氧,，曝氣費用隨著有機物濃度的增加而增大,，而厭氧法不需要充氧，而且產(chǎn)生的沼氣可作為能源 ,。

（3）負(fù)荷高

通常好氧法的有機容積負(fù)荷為2-4 kgBOD/(m3·d),，而厭氧法為2-lO kgCOD/(m3·d)，高的可達(dá)50 kgCOD/(m3·d)。

（4）剩余污泥量少,，且其濃縮性、脫水性良好

好氧法每去除l kgCOD將產(chǎn)生0.4-O.6 kg生物量,，而厭氧出去除l kgCOD只產(chǎn)生0.02-0.l kg生物量,，其剩余污泥量只有好氧法的5％-20％。

同時,，消化污泥在衛(wèi)生學(xué)上和化學(xué)上都是穩(wěn)定的,。因此，剩余污泥處理和處置簡單,、運行費用低,，甚至可作為肥料、飼料或餌料利用,。

（5）氮,、磷營養(yǎng)需要量較少

好氧法一般要求BOD:N:P為l00:5:1，而厭氧法的BOD:N:P為l00:2.5:0.5,，

（6）有殺菌作用  

厭氧處理過程有一定的殺菌作用,，可以殺死廢水和污泥中的寄生蟲卵、病毒等,。  

（7）污泥易貯存  

厭氧活性污泥可以長期貯存,，厭氧反應(yīng)器可以季節(jié)性或間歇性運轉(zhuǎn)。  

缺點：

厭氧設(shè)備啟動和處理所需時間比好氧設(shè)備長,；

出水往往達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn),，需要進(jìn)一步處理；

厭氧處理系統(tǒng)操作控制因素較為復(fù)雜,；  

厭氧過程會產(chǎn)生氣味對空氣有污染 ,。

采用中溫消化，對于傳統(tǒng)消化法：消化時間1－5d,，負(fù)荷：1－3kg(COD)/m3.d,，BOD5去除率50％－90％。

厭氧生物濾池或厭氧接觸法,，消化時間0.5-3d,，負(fù)荷：3－10 kg(COD)/m3.d。

上流式厭氧污泥床可采用更高負(fù)荷,。

消化氣的產(chǎn)氣量一般按0.4－0.5Nm3/ kg(COD)

對于一般鋼筋混凝土池子,，外面加設(shè)絕緣層，f(值約為20－25KJ／h．m2·℃),。