乳制品工業污水處理的厭氧生物處理技術是在沒有氧氣或化合態氧存在的條件下，兼性細菌與厭氧細菌降解和穩定有機物的生物處理方法。厭氧生物處理過程實質微生物通過發酵降解有機物的過程，而對于厭氧發酵過程，研究人員持有不同的看法，因此出現了兩階段理論、三階段理論及四菌群說等，其中兩階段理論一直被絕大多數的研究學者所接受，現在大多數的試驗研究都是基于兩階段理論而開展的。所謂兩階段理論就是指厭氧發酵一般經過2個階段，即水解酸化階段和產甲烷階段。

水解酸化階段是非產甲烷菌經過胞外酶的作用將大分子難降解的有機物分解成易降解的小分子有機物的過程，主要產物有有機酸類、醇、CO₂和H₂S等，經過水解酸化階段的產物再經過產甲烷菌的作用分解成甲烷等終產物。在整個厭氧發酵的過程中，只有少量的有機物用于合成，相對于好氧微生物處理來說，厭氧生物處理的剩余污泥量很少，因此污泥停留時間一般都較長。

由厭氧生物處理技術的機理可以看出，整個工藝流程并不需要外加電子受體，因此運行費用低，再加上剩余污泥量少和終產物可回收利用的特點，目前得到了深入的研究以及廣泛的應用。經過研究學者的長時間研究開發，目前厭氧反應器已經發展到了第3代。在的厭氧接觸工藝的基礎上，為了提高反應器內污泥濃度以及污泥停留時間，同時盡可能地縮短水力停留時間，開發出以厭氧濾池(AF)、升流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧流化床(AFB)和厭氧附著膜膨脹床(AAFEB)等工藝為代表的第2代厭氧反應器; 而后又開發出了混合效果得到極大改善的第3代反應器，如厭氧流化床(UFB) 、厭氧顆粒污泥膨脹床(EGSB)以及厭氧內循環反應器(IC)等。

雖然乳制品工業廢水BOD₅/COD的值一般在0.5以上，可生化性好，但其中的蛋白質并不容易降解，想要達標，需要很長的水力停留時間(HRT)。以延時曝氣工藝為例，要想達到我國二級標準，HRT必須在30h以上; 要想達到一級標準，則需要48h以上，由此可見采用完全好氧工藝不僅能耗較高，而且只能完成生物硝化過程，不能實現生物反硝化，完成真正意義上的脫氮。這時就凸顯出厭氧生物處理技術的優勢，尤其是第2、第3代厭氧反應器不僅可以作為單獨的工藝乳制品廢水處理，同時還可以作為好氧處理的前處理與好氧處理工藝聯用，以達到更好的處理效果。在乳制品廢水處理當中，比較常用的是厭氧－好氧工藝(A/O工藝) 和水解酸化－好氧工藝(H/O工藝)。A/O工藝通過對有機物的降解不僅可以達到去除有機物的目的，產生的甲烷還可以作為清潔能源回用。

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