厌氧处理过程还被称为厌氧发酵，厌氧消化，可以定义为在厌氧条件下由多种（厌氧或兼性）微生物共同作用，从而使有机物分解并产生H2O和CO2的过程。与好氧过程的根本区别在于不以分子态氧作为受氢体，而以化合态氧、碳、硫、氮等为受氢体。厌氧处理过程在自然界的存在形式是非常广泛的。如"自动净化器"，它是于1881年由法国的 Louis Mouras 发明的，可以处理污水污泥，它的问世使人类懂得了利用厌氧过程处理废水废物，并将这一过程广泛地应用于处理城市污水和活性污泥工艺中产生的剩余污泥去除的过程中。随着能源危机的加剧，人们认识到厌氧过程处理有机废水的重要性，并加强了对其的研究。各种方法，各种反应器也相继出现，如：厌氧接触法、上流式厌氧污泥床( UASB ）反应器、厌氧滤池（ AF )、厌氧流化床（ AFB )、厌氧附着膜膨胀床反应器( AAFEB ）等，从此厌氧过程被大规模地应用于废水处理。这些反应器大大缩短了水利停留时间，并大大提高了有机负荷和处理效果。20世纪30~60年代，人们普遍认为可以简单地把厌氧消化过程分为两个阶段 也就是"两阶段理论"。发酵阶段或产酸阶段或酸性发酵阶段为第一阶段，主要是废水中的有机物在发酵性细菌的作用下，经过水解和酸化反应之后，被降解转化为以脂肪酸、醇类、CO2和H2O等为主的产物。这其中参与反应的微生物被统称为发酵性细菌或产酸细菌，其特点主要有： a ．生长速率快； b ．对环境条件（如温度、 pH 值、抑制物等）的适应性较强；产甲烷阶段或碱性发酵阶段则为反应的第二阶段，主要发生的反应是产甲烷菌利用前一阶段的产物（脂肪酸、醇类、CO2和H2O等）为基质，最后将其转化为CH4和CO2。这里参与反应的微生物被统称为产甲烷菌，其主要特点有： a ．生长速率很慢； b ．对环境条件（如温度、 pH 值、抑制物等）非常敏感等，但是随着对厌氧微生物学研究的不断深入，很多学者都发现上述过程不能真实完整地反映厌氧消化过程的本质。厌氧微生物学的研究结果表明，产甲烷菌是一类非常特别的细菌，它们只能利用一些简单的有机物如甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺类以及H2、CO2等，而不能利用除乙酸以外的含两个碳以上的脂肪酸和甲醇以外的醇类。2世纪70年代， Bryant 发现原来认为是一种被称为"奥氏产甲烷菌"的细菌，实际上是由两种细菌共同组成的，其中一种细菌先将乙醇氧化为乙酸和H2，另一种细菌则利用H2和CO2以及乙酸产生CH4。由此， Bryant 提出了厌氧消化过程的"三阶段理论"。
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