廢水的厭氧處理在有機物含量較高時是很適用的。由于厭氧處理時，去除1kg COD能產生0.35m3的甲烷，反應器不受氧傳遞的限制，其中的固體停留時間(SRT)比水利停留時間(HRT)高出約10-100倍，單位體積負荷遠高于好氧系統，污泥產生量少，運行費用低。因而在制糖工業廢水處理中得到了廣泛的應用。
上流式厭氧污泥床反應器(UASB)是厭氧處理的一個有代表性的形式。在這種反應器中，廢水從底部均勻進入并向上運動，反應器下部為【水處理技術】濃度較高的污泥床，上部為濃度較低的懸浮污泥床。正常情況下，有機物負荷可達到l5kg COD/m3．d，COD去除率為90%左右時，其污泥負荷可高達30-50kg COD/m3．d。在利用UASB反應器處理甘蔗糖蜜時，有機物體積負荷率、營養平衡狀況和堿度對厭氧污泥粒化特性的影響很大。Gonzalez et aL．發現，通過控制堿度和微量元素來使以甘蔗糖蜜為基質的厭氧污泥形成顆粒狀。在16.51m3的UASB反應器中，基質濃度調節到COD為3750mg/1，堿度：COD為1.06，N：COD為0.018，P：COD為0.0028的情況下，30天后形成厭氧生物顆粒，通過調節其他條件，在90天后形成了平均粒度達3.1mm的比較大顆粒。在其他條件不變的情況下，堿度：COD降為0.4時，加入的營養物可使形成的顆粒自動懸浮分散。故對于改善工藝條件大有裨益。
Khursheed et al引的實驗是在2.83m3的UASB反應器中進行的。在甘蔗制糖廢水的水利停留時間為5.5h時，平均有機物負荷率為13kgCOD/m3．d，COD去除率75%-80%。在溫度為34度時，產生甲烷的回收率約為0.22m3 CH4/kg•COD，Thaveesri et aL．研究的是實驗室條件下，反應器中的溶液張力對粒狀污泥的生長特性的影響。Jimenez發現懸浮固定化細胞生物反應器厭氧處理糖蜜酒精發酵廢水時，應用青霉菌屬進行好氧前處理可以明顯改善隨后的厭氧處理。另一種非常有效的前處理方法是Iqbal et aL．的新發現，制糖廢水在經過多層介質過濾去除大部分固體顆粒、油和脂類(91%)后，在水利停留時間為6h的情況下，BOD和COD的去除率分別可達到98%、92%。
新型厭氧反應器以美國Biothane Systems公司研發的Biobed EGSB反應器(商品名，實質上為一種膨脹顆粒污泥床)較為突出。其反應介質與UASB中的顆粒載體上的微生物生長特性相似，但它的比較大的特點是并未使用載體介質，而完全使用生物顆粒。在制糖廢水這樣的高濃度負荷的情況下，此反應器非常適用。而對反應器的設計、處理流程的選擇有一定指導意義的是Starkenburg的研究報告。
廢水的BOD值是生物處理工藝的重要參數，但是其測量的周期為5天，很難為設備控制提供及時的參考；而COD值的測量大約只需要3h，所以能找到兩者之間的關系，就可更好地進行污水處理流 程的控制。Murugappan et al．進行了制糖廢水中的BOD和COD的相關研究，對特定的制糖廢水可以得出兩者之間的線性關系，其實驗測定方法可以借鑒于其它的處理流程；另一個指示反應器性狀的量，消化污泥中的甲烷細菌量，Nishihara et al．通過脂質分析得到了簡便易行的解決方法。
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