3.1 厌氧生物处理技术概述
厌氧生物处理技术是指在厌氧条件下由多种微生物的共同作用，使有机物分解并转化成小分子的无机物质（主要是CH4、H2S、CO2等）的过程，该过程又称厌氧消化。厌氧生物处理技术不以氧气作为氢受体，在一定的温度、酸碱度等条件下，通过多种类、功能各异的厌氧微生物（专性、兼性）的分解、代谢，最终生成以甲烷和二氧化碳为主的混合气体。厌氧生物处理技术从理论到生产实践都已经趋于成熟，在垃圾渗滤液处理方面已得到广泛的应用。
3.1.1 厌氧生物处理技术发展历程
厌氧反应器经历了三个时代，第一代厌氧反应器是以普通厌氧消化池和厌氧接触工艺为代表的低负荷系统，具有如下特点：厌氧产生的沼气能使废水与污泥完全混合，能有效降解废水中的有机物；反应器内污泥与废水不能有效分离；处理效率低，水力停留时间（Hydraulic Retention Time，HRT）较长，属于低负荷系统。
第二代反应器以厌氧滤池和上流式厌氧污泥床为代表的高负荷系统，20世纪60年代末，Young和Mccarty发明了厌氧滤池（Anaerobic Filter，AF）；70年代，荷兰农业大学环境系Lettinga等人发明了上流式厌氧污泥床（Up-flow Anaerobic Sludge Blanket，UASB）。UASB已成为当前应用最广泛的厌氧反应器。第二代反应器的主要特点有：可以将活性污泥与污水有效地分离，能够保持大量的活性污泥和足够长的污泥龄；水力停留时间短、容积负荷高、处理效率高。注重培养颗粒污泥，属于高负荷系统。
第三代厌氧反应器是在20世纪90年代以后，在UASB广泛运用的基础上发展了以颗粒污泥为根本的膨胀颗粒污泥床（Expanded Granular Sludge Blanket Reactor，EGSB）和厌氧内循环（Internal Circulation，IC）为代表的高效厌氧反应器。第三代厌氧反应器要具备的主要特点有：良好的污泥截留能力；具有生物污泥与进水基质充分接触的条件；具有提供微生物适宜的生长环境条件的功能。
第三代厌氧反应器采用高的水力和容积负荷，大大提高反应器的处理效率，达到真正的高效目的。厌氧反应器的种类很多，目前处理垃圾渗滤液的厌氧反应器主要有上流式污泥床-过滤器（基于AF和UASB开发的新型复合式厌氧流化床反应器，Up-flow Blankt Filter，UBF）、UASB、IC等。
3.1.2 厌氧生物处理技术特点
厌氧生物处理技术由于具有运行成本低、能耗少、剩余污泥量少、可以处理高浓度和好氧条件下生物难降解有机物的特点，近年来已经广泛运用于水处理，特别在高浓度有机废水处理方面也取得了良好效果。与好氧生物处理相比，厌氧生物处理有如下优点：
（1）应用广泛
好氧法因供氧限制一般只适用于中、低浓度有机废水的处理，而厌氧法既适用于高浓度有机废水，又适用于中、低浓度有机废水。厌氧生物处理能降解多种在好氧条件下难以降解的有机物质，可直接处理高浓度渗滤液。
（2）能耗低
好氧法需要消耗大量能量供氧，厌氧法不需要充氧，因此可以节省大量的曝气能耗。同时，厌氧反应产生的含有50%～70%甲烷的沼气可作为能源，废水有机物达到一定浓度后，沼气能量可以抵偿消耗能量。
（3）营养需求低
好氧处理中微生物对碳、氮、磷的需求量为COD∶N∶P=100∶5∶1，而厌氧方法为（350～500）∶5∶1。渗滤液一般均含氮、磷及多种微量元素，因此厌氧处理渗滤液可不额外添加营养盐。
（4）能量回收多
厌氧处理过程中，产生大量以甲烷为主的沼气，甲烷热值高，是很好的能源。理论上每去除1kg CODCr产生0.35Nm3的甲烷，低位燃烧热值为35.88MJ/Nm3，每1Nm3甲烷可发电3kW·h。
（5）容积负荷率高
渗滤液厌氧处理时，系统容积负荷通常为5～10kg COD/（m3·d），容积负荷是普通好氧工艺的5～10倍，占地少。厌氧处理高浓度有机废水有较高的去除率，BOD5去除率可达90%以上，CODCr去除率在70%～90%之间。
（6）剩余污泥量少
厌氧环境中，微生物生长速率慢，因此剩余污泥的产量只有好氧法的5%～20%，厌氧剩余污泥在卫生学和化学上都是稳定的，剩余污泥处理和处置简单，处理费用低。
（7）活性污泥储存期长
厌氧产生的菌种（例如厌氧颗粒污泥）可以在中止供给营养的情况下保存其生物活性与良好的沉淀性1年以上，因此适于项目间断或季节性运行。
（8）臭气易控制
厌氧生物处理常在密闭系统中进行，有机物分解后的臭味易于统一收集处理，不致引发二次污染。
（9）水力停留时间短
厌氧生物处理水力停留时间和污泥停留时间（Sludge Retention Time，SRT）的高度分离，使反应器内能够保留大量生物物质，大大地提高了污泥浓度。提高了厌氧处理效率，缩短了水力停留时间。
（10）能去除难降解的有机物
厌氧微生物可对好氧微生物所不能降解的一些有机物及时进行降解或部分降解。越来越多的事实证明，某些高氯化脂肪族化合物在好氧情况下生物不能降解，却能被厌氧生物转化。
厌氧生物处理技术优点显著，适合我国国情现状，是一种值得推广的技术。然而，以厌氧法大规模处理工业废水仅是近20年来的事，厌氧技术的发展尚不完善，其经验与技术的积累尚有一定局限性。
厌氧技术缺点如下：
①出水CODCr浓度高。尽管厌氧生物处理的进液浓度、负荷以及去除有机物的绝对量均较高，但其出水CODCr浓度亦较高，仍需要增设后续处理工艺才能达到排水标准。
②厌氧微生物对有毒物质敏感。如果对有毒废水性质了解不足或操作不当可能导致反应器运行恶化。但随着人们对有毒物质种类、允许浓度和可生化性了解程度的加深以及在工艺上的改进，这一问题将会逐步得到克服。近年来人们发现厌氧细菌经驯化后可极大地提高其对毒性物质的耐受力。
③生化反应复杂。厌氧消化过程实质上是由多种不同种类、不同功能的微生物协同工作的连续的生化反应过程，以产酸菌和产甲烷菌为主要类别的微生物对适宜的生长繁殖条件需求差别较大，因此运行厌氧反应器对技术要求高。
④反应器启动慢。产甲烷菌属于古菌，世代时间较长，因此在反应器初期运行时，需要花费较长时间进行启动。得益于剩余污泥可以保存较长时间，新建的厌氧系统启动时可以直接使用剩余污泥接种，能够明显缩短反应器启动时间。一般启动时间需要8～12周。
⑤氨氮去除效果差。一般认为，在厌氧条件下氨氮不会降低，而且还可能由于原废水中含有的有机氮在厌氧条件下的转化而导致氨氮浓度上升，这为下游好氧处理提出较高要求。
⑥操作复杂。厌氧处理系统是在缺氧条件下进行的，产生的沼气因含有较多的甲烷，属于易燃易爆气体。一般地，沼气的爆炸范围为5%～16%，因此厌氧生物处理的气路系统的安全性需要特别注意，操作控制因素比好氧生物处理复杂。
⑦反应条件要求高。厌氧反应中的微生物对温度的变化非常敏感，温度的突然变化对沼气产量有明显影响。根据厌氧反应的温度的高低，厌氧可分为常温厌氧（10～30℃）、中温厌氧（35℃）和高温厌氧（54℃）。