按微生物生长状态分为厌氧活性污泥法(anaerobic activated sludge)和厌氧生物膜法(anaerobic slime)；
根据厌氧消化中物质转化反应的总过程是否在同一反应器中并在同一工艺条件下完成，又可分为一步厌氧消化(one stage digestion)与两步厌氧消化(two stage digestion)等；
厌氧处理工艺发展大致可分为三个发展阶段（三代）
第一代（20世纪50年代）
代表：
厌氧消化池（化粪池）
厌氧接触工艺
普通厌氧消化池
又称为传统消化池(conventional digester)。
消化池常用密闭的圆柱形池，废水定期或连续进入池中，经消化的污泥和废水分别由消化池底和上部排出，所产沼气从顶部排出。
池径从几米至三、四十米，柱体部分的高度约为直径的1/2，池底呈圆锥形，以利排泥。
为使进水与微生物尽快接触，需要一定的搅拌。常用搅拌方式有三种：(a)池内机械搅拌；(b)沼气搅拌；(c)循环消化液搅拌。
螺旋桨搅拌的消化池
厌氧接触法
在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消化池，形成了厌氧接触法（anaerobic contact process)。
优点
通过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，一般为10-15g/L，耐冲击能力强；
消化池的容积负荷较普通消化池高，水力停留时间比普通消化池大大缩短，如常温下，普通消化池为15-30天，而接触法小于10天；
可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，不存在堵塞问题；
混合液经沉降后，出水水质好。
缺点
需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备
混合液难于在沉淀池中进行固液分离
第二代（60年代～70年代末）
代表：
厌氧滤池（AF）
上流式厌氧污泥床反应器（UASB）
流化床和膨胀床系统
厌氧生物转盘
厌氧滤池
厌氧滤池（anaerobic filter又称厌氧固定膜反应器），是60年代末开发的新型高效厌氧处理装置。
滤池呈圆柱形，池内装放填料，池底和池顶密封。
厌氧微生物附着于填料的表面生长，当废水通过填料层时，在填料表面的厌氧生物膜作用下，废水中的有机物被降解，并产生沼气，沼气从池顶部排出。
废水从池底进入，从池上部排出，称升流式厌氧滤池；
废水从池上部进入，以降流的形式流过填料层，从池底部排出，称降流式厌氧滤池。
优点
滤池中的微生物量较高，可承受的有机容积负荷高，COD容积负荷为2-16 kgCOD/(m3·d)，且耐冲击负荷能力强；
废水与生物膜两相接触面大，强化了传质过程，因而有机物去除速度快；
微生物固着生长为主，不易流失，因此不需污泥回流和搅拌设备；
启动或停止运行后再启动比前述厌氧工艺法时间短。
缺点
厌氧微生物总量沿池高度分布是很不均匀的，在池进水部位高。
当废水中有机物浓度高时，特别是进水悬浮固体浓度和颗粒较大时，进水部位容易发生堵塞现象。
改进
出水回流；
部分充填载体；
采用软性填料。
上流式厌氧污泥床反应器（UASB）
上流式厌氧污泥床反应器（upflow anaerobic sludge blanket reactor)，简称UASB反应器，是由荷兰的G. Lettinga等人在70年代初研制开发的。
他们在研究用升流式厌氧滤池处理土豆加工和甲醇废水时取消了池内的全部填料，并在池子的上部设置了气、液、固三相分离器，于是一种结构简单、处理效能很高的新型厌氧反应器便诞生了。
由反应区、沉淀区和气室三部分组成。
上流式厌氧污泥床的池形有圆形、方形、矩形。小型装置常为圆柱形，底部呈锥形或圆弧形。
大型装置为便于设置气、液、固三相分离器，则一般为矩形，高度一般为3-8m，其中污泥床1-2m，污泥悬浮层2-4m，多用钢结构或钢筋混凝土结构。
在UASB反应器中能够培养得到一种具有良好沉降性能和高比产甲烷活性的颗粒厌氧污泥，相对于其他同类装置就具有一定的优势：
a）反应器内污泥浓度高，一般平均污泥浓度为30-40g/L，其中底部污泥床(sludge bed)污泥浓度60-80g/L，污泥悬浮层(sludge blanket)污泥浓度5-7g/L；污泥床中的污泥由活性生物量占70-80％的高度发展的颗粒污泥(sludge granules)组成，颗粒的直径一般在0.5-5.0mm之间，颗粒污泥是UASB反应器的一个重要特征。
（b）有机负荷高，水力停留时间短，中温消化，COD容积负荷一般为10-20kgCOD/（m3·d）；
（c）反应器内设三相分离器，被沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区，一般无污泥回流设备；
（d）无混合搅拌设备。投产运行正常后，利用本身产生的沼气和进水来搅动；
（e）污泥床内不填载体，节省造价及避免堵塞问题。
UASB反应器的缺点：
（a）反应器内有短流现象，影响处理能力。进水中的悬浮物应比普通消化池低得多，特别是难消化的有机物固体不宜太高，以免对污泥颗粒化不利或减少反应区的有效容积，甚至引起堵塞；
（b）运行启动时间长，对水质和负荷突然变化比较敏感。
(1) 进水配水系统
(2) 反应区 其中包括污泥床区和污泥悬浮层区，有机物主要在这里被厌氧菌所分解，是反应器的主要部位
(3) 三相分离器，其功能是把沼气、污泥和液体分开
(4)出水系统 其作用是把沉淀区表层处理过的水均匀地加以收集，排出反应器
(5)气室 也称集气罩，其作用是收集沼气
(6)浮渣清除系统 其功能是清除沉淀区液面和气室表面的浮渣。如浮渣不多可省略
(7)排泥系统 其功能是均匀地排除反应区的剩余污泥
第三代（20世纪80年代～）
既要实现SRT和HRT的分离，又要使进水和污泥充分接触。为满足第二个条件，一方面确保反应器进水布水均匀性，这样才能最大程度地避免短流；从另一方面讲，应考虑如何利用工艺本身的混合和产气的扰动来加强反应器内混合程度。正是对这一问题的研究导致了第三代厌氧反应器的开发和应用。
第三代厌氧反应器代表：
EGSB(颗粒污泥膨胀床反应器）
IC（厌氧内循环反应器）
ABR
EGSB反应器
EGSB反应器回流的作用：
充分混合
稀释、减轻原水负荷，提高抗冲击能力。
IC反应器
目前IC反应器技术已成功地应用于啤酒生产、造纸及食品加工等行业的生产污水处理中，由于其处理容量高，投资少，占地省，运行稳定等优点引起了各国水处理人员的瞩目，被称为第三代厌氧生化反应器的代表工艺之一。
IC反应器具有以下特点：
它实现了“高负荷与污泥流失相分离”。
它具有一个无外加动力的内循环系统。
内循环增加了水力负荷，强化了传质过程。
IC反应器尤其适合于处理浓度较低和温度较低的有机废水。
IC厌氧反应器与UASB反应器相比具有以下优点:
有机负荷高。
抗冲击负荷能力强，运行稳定性好。
基建投资省，占地面积少。
节能。
厌氧折流板反应器（ABR）
ABR各个隔室中微生物相是随流程逐渐递变的，递变的规律与底物的降解过程协调一致，从而确保相应的微生物拥有最佳的代谢环境和代谢活性。ABR的推流特性可确保系统拥有更优的出水水质，同时反应器的运行更加稳定，对冲击负荷以及进水中的有毒物质具有更好的缓冲能力。
分阶段多相厌氧反应器（SMPA）
在各级分隔的单体中培养出合适的厌氧细菌群落，以适应相应的底物组分及环境因子，如pH值、H2分压等。
防止在各个单体中出现污泥互相混合现象。
将各单体或隔室内的产气互相隔开。
工艺流程更接近于推流式，追求系统更高的去除率，更好的出水水质。
SMPA工艺的适用范围更为广泛，适用于各类温度条件，从低温（小于10℃）到高温（大于55℃）均可运行，而且对各种含抑制性化合物的化工废水也具有较高的降解效能。
SMPA工艺是今后厌氧工艺技术研究和应用发展的主导方向。
根据厌氧处理过程中参与有机物降解的不同微生物种群的生理生态特点及其组成的为生态系统对环境条件的要求，进行多相工艺研究，以及根据反应器的混合要求进行复合流态工艺的研究，已成为开发和研制新型厌氧处理工艺技术的主导。
厌氧生物处理法的设计包括：
流程和设备的选择
反应器和构筑物的构造和容积的确定
需热量的计算和搅拌设备的设计等
厌氧法的优点：
（1）应用范围广
好氧法一般只适用于中、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。
有些有机物对好氧生物处理法来说是难降解的，但对厌氧生物处理是可降解的，如固体有机物、着色剂蒽醌和某些偶氮染料等。
（2）能耗低
好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随着有机物浓度的增加而增大，而厌氧法不需要充氧，而且产生的沼气可作为能源 。
（3）负荷高
通常好氧法的有机容积负荷为2-4 kgBOD/(m3·d)，而厌氧法为2-lO kgCOD/(m3·d)，高的可达50 kgCOD/(m3·d)。
（4）剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好
好氧法每去除l kgCOD将产生0.4-O.6 kg生物量，而厌氧出去除l kgCOD只产生0.02-0.l kg生物量，其剩余污泥量只有好氧法的5％-20％。
同时，消化污泥在卫生学上和化学上都是稳定的。因此，剩余污泥处理和处置简单、运行费用低，甚至可作为肥料、饲料或饵料利用。
（5）氮、磷营养需要量较少
好氧法一般要求BOD:N:P为l00:5:1，而厌氧法的BOD:N:P为l00:2.5:0.5，
（6）有杀菌作用
厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀死废水和污泥中的寄生虫卵、病毒等。
（7）污泥易贮存
厌氧活性污泥可以长期贮存，厌氧反应器可以季节性或间歇性运转。
缺点：
厌氧设备启动和处理所需时间比好氧设备长；
出水往往达不到排放标准，需要进一步处理；
厌氧处理系统操作控制因素较为复杂；
厌氧过程会产生气味对空气有污染 。
流程和设备的选择
厌氧反应器的设计
采用中温消化，对于传统消化法：消化时间1－5d，负荷：1－3kg(COD)/m3.d，BOD5去除率50％－90％。
厌氧生物滤池或厌氧接触法，消化时间0.5-3d，负荷：3－10 kg(COD)/m3.d。
上流式厌氧污泥床可采用更高负荷。
消化气的产气量一般按0.4－0.5Nm3/ kg(COD)
消化池热量的计算
对于一般钢筋混凝土池子，外面加设绝缘层，f(值约为20－25KJ／h．m2·℃)。
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