乳制品工业污水处理的厌氧生物处理技术是在没有氧气或化合态氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。厌氧生物处理过程实质微生物通过发酵降解有机物的过程，而对于厌氧发酵过程，研究人员持有不同的看法，因此出现了两阶段理论、三阶段理论及四菌群说等，其中两阶段理论一直被绝大多数的研究学者所接受，现在大多数的试验研究都是基于两阶段理论而开展的。所谓两阶段理论就是指厌氧发酵一般经过2个阶段，即水解酸化阶段和产甲烷阶段。
水解酸化阶段是非产甲烷菌经过胞外酶的作用将大分子难降解的有机物分解成易降解的小分子有机物的过程，主要产物有有机酸类、醇、CO2和H2S等，经过水解酸化阶段的产物再经过产甲烷菌的作用分解成甲烷等终产物。在整个厌氧发酵的过程中，只有少量的有机物用于合成，相对于好氧微生物处理来说，厌氧生物处理的剩余污泥量很少，因此污泥停留时间一般都较长。
由厌氧生物处理技术的机理可以看出，整个工艺流程并不需要外加电子受体，因此运行费用低，再加上剩余污泥量少和终产物可回收利用的特点，目前得到了深入的研究以及广泛的应用。经过研究学者的长时间研究开发，目前厌氧反应器已经发展到了第3代。在的厌氧接触工艺的基础上，为了提高反应器内污泥浓度以及污泥停留时间，同时尽可能地缩短水力停留时间，开发出以厌氧滤池(AF)、升流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧流化床(AFB)和厌氧附着膜膨胀床(AAFEB)等工艺为代表的第2代厌氧反应器; 而后又开发出了混合效果得到极大改善的第3代反应器，如厌氧流化床(UFB) 、厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)以及厌氧内循环反应器(IC)等。
虽然乳制品工业废水BOD5/COD的值一般在0.5以上，可生化性好，但其中的蛋白质并不容易降解，想要达标，需要很长的水力停留时间(HRT)。以延时曝气工艺为例，要想达到我国二级标准，HRT必须在30h以上; 要想达到一级标准，则需要48h以上，由此可见采用完全好氧工艺不仅能耗较高，而且只能完成生物硝化过程，不能实现生物反硝化，完成真正意义上的脱氮。这时就凸显出厌氧生物处理技术的优势，尤其是第2、第3代厌氧反应器不仅可以作为单独的工艺乳制品废水处理，同时还可以作为好氧处理的前处理与好氧处理工艺联用，以达到更好的处理效果。在乳制品废水处理当中，比较常用的是厌氧－好氧工艺(A/O工艺) 和水解酸化－好氧工艺(H/O工艺)。A/O工艺通过对有机物的降解不仅可以达到去除有机物的目的，产生的甲烷还可以作为清洁能源回用。
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