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廢水厭氧生物處理是環境工程與能源工程中的一項重要技術，是有機廢水強有力的處理方法之一，過去，它多用于城市污水廠的污泥、有機廢料及其部分高濃度有機廢水的處理，在建筑物形式上主要采用普通消化池，由于存在水力停留時間長、有機負荷低等缺點，較長時間限制了它在廢水處理中的應用，20世紀70年代以來，世界能源短缺日益突出，能生產能源的廢水厭氧技術受到重視，研究與實踐不斷深入，開發了各種新型工藝與設備，大幅度地提高了厭氧反應器內活性污泥的持有量，使處理時間大大縮短，效率提高。
經過調節pH和溫度的廢水首先進入反應器底部的混合區，并與來自外循環回流的泥水混合液充分混合后進入顆粒污泥膨脹床區進行COD生化降解，此處的COD容積負荷很高，大部分進水COD在此處被降解，產生大量沼氣。由于沼氣氣泡形成過程中對液體做的膨脹功產生了氣提的作用，使得沼氣、污泥和水的混合物上升，經過填料區的降解后，混合液至反應器頂部的三相分離器，沼氣在該處與泥水分離后并被導出處理系統。泥水混合物則沿擋泥板下降至反應器底部的混合區，并于進水充分混合后再次進入污泥膨脹床區，形成所謂內循環。根據不同的進水COD負荷和反應器的不同構造，外循環回流量可達進水流量的0.5-10倍。經膨脹床處理后的廢水除一部分參與循環外，其余污水繼續上升，污水進入填料區進行剩余COD降解與產沼氣過程，提高和保證了出水水質。由于大部分COD已經被降解，所以填料區的COD負荷較低，產氣量也較小。該處產生的沼氣也是由三相分離器收集，通過集氣管導出處理系統。經過填料區處理后的廢水經三相分離器作用后，上清液經出水區排走，顆粒污泥則返回污泥池。
