當進入上世紀50、60年代，特別是70年代的中后期，隨著世界范圍的能源危機的加劇，人們對利用厭氧消化過程處理有機廢水的研究得以強化，相繼出現(xiàn)了一批被稱為現(xiàn)代高速厭氧消化反應器的處理工藝，從此厭氧消化工藝開始大規(guī)模地應用于廢水處理，真正成為一種可以與好氧生物處理工藝相提并論的廢水生物處理工藝。這些被稱為現(xiàn)代高速厭氧消化反應器的厭氧生物處理工藝又被統(tǒng)一稱為“第二代厭氧生物反應器”，它們的主要特點有：①HRT大大縮短，有機負荷大大提高，處理效率大大提高；②主要包括：厭氧接觸法、厭氧濾池（AF）、上流式厭氧污泥床（UASB）反應器、厭氧流化床（AFB）、AAFEB、厭氧生物轉盤（ARBC）和擋板式厭氧反應器等；③HRT與SRT分離，SRT相對很長，HRT則可以較短，反應器內生物量很高。以上這些特點徹底改變了原來人們對厭氧生物過程的認識，因此其實際應用也越來越廣泛。

一、厭氧生物處理的主要特征

1、主要優(yōu)點

與廢水的好氧生物處理工藝相比，廢水的厭氧生物處理工藝具有以下主要優(yōu)點：

①能耗大大降低，而且還可以回收生物能（沼氣）；因為厭氧生物處理工藝無需為微生物提供氧氣，所以不需要鼓風曝氣，減少了能耗，而且厭氧生物處理工藝在大量降低廢水中的有機物的同時，還會產生大量的沼氣，其中主要的有效成分是甲烷，是一種可以燃燒的氣體，具有很高的利用價值，可以直接用于鍋爐燃燒或發(fā)電；

②污泥產量很低；這是由于在厭氧生物處理過程中廢水中的大部分有機污染物都被用來產生沼氣——甲烷和二氧化碳了，用于細胞合成的有機物相對來說要少得多；同時，厭氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多，產酸菌的產率Y為0.15~0.34kgVSS/kgCOD，產甲烷菌的產率Y為0.03kgVSS/kgCOD左右，而好氧微生物的產率約為0.25~0.6kgVSS/kgCOD。

③厭氧微生物有可能對好氧微生物不能降解的一些有機物進行降解或部分降解；因此，對于某些含有難降解有機物的廢水，利用厭氧工藝進行處理可以獲得更好的處理效果，或者可以利用厭氧工藝作為預處理工藝，可以提高廢水的可生化性，提高后續(xù)好氧處理工藝的處理效果。

2、主要缺點

與廢水的好氧生物處理工藝相比，廢水厭氧生物處理工藝也存在著以下的明顯缺點：

①厭氧生物處理過程中所涉及到的生化反應過程較為復雜，因為厭氧消化過程是由多種不同性質、不同功能的厭氧微生物協(xié)同工作的一個連續(xù)的生化過程，不同種屬間細菌的相互配合或平衡較難控制，因此在運行厭氧反應器的過程中需要很高的技術要求；

②厭氧微生物特別是其中的產甲烷細菌對溫度、pH等環(huán)境因素非常敏感，也使得厭氧反應器的運行和應用受到很多限制和困難；

③雖然厭氧生物處理工藝在處理高濃度的工業(yè)廢水時常常可以達到很高的處理效率，但其出水水質仍通常較差，一般需要利用好氧工藝進行進一步的處理；

④厭氧生物處理的氣味較大；

⑤對氨氮的去除效果不好，一般認為在厭氧條件下氨氮不會降低，而且還可能由于原廢水中含有的有機氮在厭氧條件下的轉化導致氨氮濃度的上升。

二、厭氧消化池

A、消化池的類型與構造

厭氧消化池主要應用于處理城市污水廠的污泥，也可應用于處理固體含量很高的有機廢水；它的主要作用是：①將污泥中的一部分有機物轉化為沼氣；②將污泥中的一部分有機物轉化成為穩(wěn)定性良好的腐殖質；③提高污泥的脫水性能；④使得污泥的體積減少1/2以上；⑤使污泥中的致病微生物得到一定程度的滅活，有利于污泥的進一步處理和利用。

1、消化池的分類：

消化池可以按其形狀分為：圓柱形、橢圓形（卵形）和龜甲形等幾種形式；也可以按其池頂結構形式的不同將其分為：固定蓋式和浮動蓋式的消化池；或者還可以按其運行方式的不同分為：傳統(tǒng)消化池和高速消化池。

1)傳統(tǒng)消化池：

傳統(tǒng)消化池又稱為低速消化池，在池內沒有設置加熱和攪拌裝置，所以有分層現(xiàn)象，一般分為浮渣層、上清液層、活性層、熟污泥層等，其中只有在活性層中才有有效的厭氧反應過程在進行，因此在傳統(tǒng)消化池中只有部分容積有效；傳統(tǒng)消化池的最大特點就是消化反應速率很低，HRT很長，一般為30~90天。

2)高速消化池
與傳統(tǒng)消化池不同的是，在高速消化池中設有加熱和/或攪拌裝置，因此縮短了有機物穩(wěn)定所需的時間，也提高了沼氣產量，在中溫（30~35?C）條件下，其HRT可以為15天左右，運行效果穩(wěn)定；但攪拌使高速消化池內的污泥得不到濃縮，上清液與熟污泥不易分離。

3)兩級串聯(lián)消化池

兩級串聯(lián)，第一級采用高速消化池，第二級則采用不設攪拌和加熱的傳統(tǒng)消化池，主要起沉淀濃縮和貯存熟污泥的作用，并分離和排出上清液；二者的HRT的比值可采用1:1~1:4，一般為1:2。

B、消化池的構造

消化池一般由池頂、池底和池體三部分組成；消化池的池頂有兩種形式，即固定蓋和浮動蓋，池頂一般還兼做集氣罩，可以收集消化過程中所產生的沼氣；消化池的池底一般為倒圓錐形，有利于排放熟污泥。

1)消化池內的攪拌：

在高速消化池內均設有攪拌裝置，可以分為機械攪拌和沼氣攪拌兩種形式。其中的機械攪拌又分為：①泵攪拌：從池底抽出消化污泥，用泵加壓后送至浮渣層表面或其它部位，進行循環(huán)攪拌，一般與進料和池外加熱合并一起進行；②螺旋漿攪拌：在一個豎向導流管中安裝螺旋槳；③水射器攪拌：利用污泥泵從消化池中抽取污泥后通過水射器噴射進入消化池，可以起到循環(huán)攪拌的作用。而沼氣攪拌又可以分為：①氣提式攪拌；②豎管式攪拌；③氣體擴散式攪拌。

2)消化池內的加熱：

在高速消化池內一般需要將反應溫度控制在中溫范圍內，即約為35?C左右，因此必須考慮對進入消化池的污泥或直接在消化池內部進行加熱。消化池內的加熱方式主要有：①池內蒸汽直接加熱，其優(yōu)點是設備簡單，但容易造成局部污泥過熱，會影響厭氧微生物的正常活動，而且蒸氣直接通入池內會增加污泥的含水率；②池外加熱：將進入消化池的污泥預熱后再投配到消化池中，所需預熱的污泥量較少，易于控制；預熱溫度較高，有利于殺滅蟲卵；不會對厭氧微生物不利；但設備較復雜。