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厭氧生物處理是在厭氧條件下，形成了厭氧微生物所需要的營養條件和環境條件，利用這類微生物分解廢水中的有機物并產生甲烷和二氧化碳的過程。
高分子有機物的厭氧降解過程可以被分為四個階段：水解階段、發酵(或酸化)階段、產乙酸階段和產甲烷階段。
（1）水解階段水解可定義為復雜的非溶解性的聚合物被轉化為簡單的溶解性單體或二聚體的過程。
（2）發酵（或酸化）階段發酵可定義為有機物化合物既作為電子受體也是電子供體的生物降解過程，在此過程中溶解性有機物被轉化為以揮發性脂肪酸為主的末端產物，因此這一過程也稱為酸化。
（3）產乙酸階段在產氫產乙酸菌的作用下，上一階段的產物被進一步轉化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細胞物質。
（4）甲烷階段這一階段，乙酸、氫氣、碳酸、甲酸和甲醇被轉化為甲烷、二氧化碳和新的細胞物質。
酸化池中的反應是厭氧反應中的一段。
厭氧池是指沒有溶解氧，也沒有硝酸鹽的反應池。缺氧池是指沒有溶解氧但有硝酸鹽的反應池。

酸化池——水解、酸化、產乙酸，限制甲烷化，有pH值降低現象。工藝簡單，易控制操作，可去除部分COD。目的提高可生化性；
厭氧池——水解、酸化、產乙酸、甲烷化同步進行。需要調節pH，不易操作控制，去除大部分COD。目的是去除COD。
缺氧池——有水解反應，在脫氮工藝中，其pH值升高。在脫氮工藝中，主要起反硝化去除硝態氮的作用，同時去除部分BOD。也有水解反應提高可生化性的作用。

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好氧活性污泥法的發展,用篩選、馴化、誘導、誘變和基因育種等手段培制能分解難生物降解有機物的工程菌是改進當前活性污泥工藝重要途徑之一。在厭氧工藝中除了改良菌株以外,還改進生物處理的主要流程,如A/O,A2/O流程,對除去難降解有機物是極為經濟和有效的.生物膜法是一種耐毒性基質較強的接觸生物氧化工藝,但處理的水質不如活性污泥好,將二者結合作用即可顯著提高生化降解功能。

高效微生物優勢菌種選育,在國內現有二級處理設施中,生物處理占70%～80%,生活污水生物處理占100%.目前廢水的生物處理的新技術、新工藝研究活躍,對難降解污染物的高效降解菌的選育與應用研究是當前生物處理中重要方向.國外已經工業化生產用于多種難降解工業廢水處理的微生物制劑,如以色列的海灘被200t油污染,采用選育的石油降解菌三個月內降解石油類污染物80%.國內在有機磷nong藥廢水優勢菌種選育方面也有許多工作,如成都生物所等選育出有機磷優勢降解菌種。
固定化細胞技術(簡稱IMC),也叫固定化微生物技術,是指通過化學或物理手段,將篩選分離出的適宜于降解特定廢水的高效菌株,或通過基因工程技術克隆的特異性菌株進行固定化,使其保持活性并反復利用。