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厭氧反應過程是對復雜物質（指高分子有機物以懸浮物和膠體形式存在于水中）生物降解的復雜的生態系統。其反應過程可分為四個階段：
1.水解階段——被細菌胞外酶分解成小分子。例如：纖維素被纖維酶水解為纖維二糖和葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解為麥牙糖和葡萄糖，蛋白質被蛋白酶水解為短肽和氨基酸等，這些小分子的水解產物能被溶解于水，并透過細胞為細胞所利用。
2.發酵階段——小分子的化合物在發酵菌（即酸化菌）的細胞內轉化為更為簡單的化合物，并分泌到細胞外。這一階段主要產物為揮發性脂肪酸（VFA）醇類、乳酸、CO2、氫、氨、硫化氫等。

3.產酸階段——上一階段產物被進一步轉化為乙酸、氫、碳酸以及新的細胞物質。
4.產甲烷階段——在這一階段乙酸、氫、碳酸、甲酸和甲醇等被轉化為甲烷、二氧化碳和新細胞物質。原理圖如下：
a.水解階段——含有蛋白質水解、碳水化合物水解和脂類水解。
b.發酵酸化階段——包括氨基酸和糖類的厭氧氧化，以及較高級脂肪酸與醇類的厭氧氧化。
c.產乙酸階段——含有從中間產物中形成乙酸和氧氣，以及氫氣和二氧化碳形成乙酸。
d.產甲烷階段——包括從乙酸形成甲烷，以及從氧、二氧化碳形成甲烷。廢水中有硫酸鹽時，還會有硫酸鹽還原過程，如虛線所示。厭氧反應器類型：普通厭氧反應池、厭氧接觸工藝、升流厭氧污泥庫(UASB)反應器、厭氧顆粒污泥膨脹庫(EGSR)、厭氧濾料(AF)、厭氧流化庫反應器、厭氧折流反應器(ABR)、厭氧生物轉盤、厭氧混臺反應器等。

水解酸化工藝與單獨的厭氧或好氧工藝相比,具有以下特點:
1. 由于在厭氧階段可大幅度地去除廢水中懸浮物或有機物, 其后續好氧處理工藝的污泥量可得到有效地減少, 從而設備容積也可縮小。有報道, 在實踐中, 厭氧- 好氧工藝的總容積不到單獨好氧工藝的一半;
2. 厭氧工藝的產泥量遠低于好氧工藝(僅為好氧工藝的1/ 10～1/ 6) ,并已高度礦化,易于處理。同時其后續的好氧處理所產生的剩余污泥必要時可回流至厭氧段, 以增加厭氧段的污泥濃度同時減少污泥的處理量;
3. 厭氧工藝可對進水負荷的變化起緩沖作用,從而為好氧處理創造較為穩定的進水條件;
4. 厭氧處理運行費用低, 且其對廢水中有機物的去除亦可節省好氧段的需氧量, 從而節省整體工藝的運行費用;

5. 重要的是當將厭氧控制在水解酸化階段時, 可為好氧工藝提供優良的進水水質(即提高廢水的可生化性) 條件,提高好氧處理的效能,同時可利用產酸菌種類多、生長快及對環境條件適應性強的特點,以利于運行條件的控制和縮小處理設施的容積。

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有關好氧污泥顆粒化的研究時間尚短，人們對好氧顆粒污泥的形成過程、 形成機制、 各種環境因素對好氧顆粒污泥的影響及顆粒污泥微生物學等，還缺乏深入的研究. 另外，有關好氧顆粒污泥的研究中，大部分是在實驗室規模下、 采用較高有機物濃度的人工配水(如葡萄糖等)作為基質，較少利用低有機物濃度的城鎮生活廢水培養好氧顆粒污泥. 另一方面，城鎮生活廢水中含有各類污染物，COD含量較低，通常小于200 mg ·L-1. 目前這類廢水的處理多采用傳統活性污泥法，廢水的處理效果較好，但傳統活性污泥法處理系統普遍占地面積大，建設成本高，剩余污泥量大，運行費用高，而且容易發生污泥膨脹.

UNITANK工藝又稱一體化活性污泥法（交替生物池），它由三個矩形池組成，三個池水力相連通，每個池中均設有供氧設備，可采用鼓風曝氣或采用表面曝氣，在外邊兩側設矩形池，設有固定出水堰及剩余污泥排放口，該池既可作暴氣池又可做沉淀池，中間一只矩形池只做曝氣池。進入系統的污水，通過近水閘控制可分時序分別進入三只矩形池中任意一只池，如圖1。
UNITANK工藝是當今一種新的污水處理工藝，SBR法新的變型和發展,不僅具有SBR系統的主要特點，還可以像傳統活性污泥法那樣在恒定水位下連續流運行。

UNITANK工藝可視為“序批法”、“普通曝氣池法”及“三溝式氧化溝法”聯合而成，克服了“序批法”間歇進水、“三溝式氧化溝法”占地面積大、“普通曝氣池法”設備多的缺點，具有同步脫氮除磷功能。典型的UNITANK工藝是三個水池，三池之間水力連通，每池都設有曝氣系統，外側的兩池設有出水堰及污泥排放口，它們交替作為曝氣池和沉淀池。