廢水厭氧生物技術由於其巨大的處理能力和潛在的應用前景，一直是水處理技術研究的熱點。從傳統的厭氧接觸工藝發展到現今廣泛流行的UASB工藝，廢水厭氧處理技術已日趨成熟。隨著生產發展與資源、能耗、佔地等因素間矛盾的進一步突出，現有的厭氧工藝又面臨著嚴峻的挑戰，尤其是如何處理生產發展帶來的大量高濃度有機廢水，使得研發技術經濟更優化的厭氧工藝非常必要。內循環厭氧處理技術（以下簡稱IC厭氧技術）就是在這一背景下產生的高效處理技術，它是20世紀80年代中期由荷蘭PAQUES公司研發成功，並推入國際廢水處理工程市場，目前已成功應用於土豆加工、啤酒、食品和檸檬酸等廢水處理中。實踐證明，該技術去除有機物的能力遠遠超過普通厭氧處理技術（如UASB），而且IC反應器容積小、投資少、佔地省、運行穩定，是一種值得推廣的高效厭氧處理技術。
升流式厭氧汙泥床(Upflow Anaerobic Sludge Bed，簡稱UASB)，是由荷蘭的Lettinga教授等在20世紀70年 代開發的高效厭氧生物反應器，其結構如左圖 所示。反應器工作時，汙水經過均勻布水 進人反應器底部，汙水自下而上地通過厭氧汙泥床反應器。
UASB反應器廢水被儘可能均勻的引入反應器的底部，汙水向上通過包含顆粒汙泥或絮狀汙泥的汙泥床。厭氧反應發生在廢水和汙泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態下產生的沼氣（主要是甲烷和二氧化碳）引起了內部的循環，這對於顆粒汙泥的形成和維持有利。在汙泥層形成的一些氣體附著在汙泥顆粒上，附著和沒有附著的氣體向反應器頂部上升。上升到表面的汙泥撞擊三相反應器氣體發射器的底部，引起附著氣泡的汙泥絮體脫氣。氣泡釋放後汙泥顆粒將沉澱到汙泥床的表面，附著和沒有附著的氣體被收集到反應器頂部的三相分離器的集氣室。
UASB反應器中的厭氧反應過程與其他厭氧生物處理工藝一樣，包括水解，酸化，產乙酸和產甲烷等。通過不同的微生物參與底物的轉化過程而將底物轉化為最終產物——沼氣、水等無機物
在厭氧消化反應過程中參與反應的厭氧微生物主要有以下幾種：①水解—發酵(酸化)細菌，它們將複雜結構的底物水解發酵成各種有機酸，乙醇，糖類，氫和二氧化碳；②乙酸化細菌，它們將第一步水解發酵的產物轉化為氫、乙酸和二氧化碳；③產甲烷菌，它們將簡單的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氫等轉化為甲烷 。
反應器原理
UASB由汙泥反應區、氣液固三相分離器(包括沉澱區)和氣室三部分組成。在底部反應區內存留大量厭氧汙泥，具有良好的沉澱性能和凝聚性能的汙泥在下部形成汙泥層。要處理的汙水從厭氧汙泥床底部流入與汙泥層中汙泥進行混合接觸，汙泥中的微生物分解汙水中的有機物，把它轉化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合併，逐漸形成較大的氣泡，在汙泥床上部由於沼氣的攪動形成一個汙泥濃度較稀薄的汙泥和水一起上升進入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然後穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經過反射進入三相分離器的沉澱區，汙水中的汙泥發生絮凝，顆粒逐漸增大，並在重力作用下沉降。沉澱至斜壁上的汙泥沿著斜壁滑回厭氧反應區內，使反應區內積累大量的汙泥，與汙泥分離後的處理出水從沉澱區溢流堰上部溢出，然後排出汙泥床。
反應器結構
反應器工作時，汙水經過均勻布水 進人反應器底部，汙水自下而上地通過厭氧汙 泥床反應器。在反應器的底部有一個高濃度 (可達100〜150 g/L〉、高活性的汙泥層，大部 分的有機物在這裡被轉化為CH.,和C()2 ； III 於氣態產物（消化氣）的攪動和氣泡黏附汙泥，
在汙泥層之上形成一個汙泥懸浮層；反應器的 上部設有三相分離器，完成氣、液、固三相的分 離；被分離的消化氣從上部導出，被分離的汙 泥則自動滑落到姑浮汙泥層，出水則從澄淸區流出。由於在反應器內可以培養出大tt厭氧 顆粒汙泥，使反應器的負荷很大，對一般的高濃度有機汙水，當水溫在30 °C左右時，負荷可 達 10〜30 kgC()D/(m3 · d)。
UASB反應器運行有三個重要的前提：①反應器內形成沉降性能良好的顆粒汙泥或絮狀汙泥；②產氣和進水的均勻分佈所形成的良好的自然攪拌作用；③設計合理的三相分離器，能使沉澱性能良好的汙泥保留在反應器內。良好的顆粒汙泥床的形成，使得有機負荷和去除率髙，不需要攪拌，能適應負荷衝擊和溫度與pH值的變化。
分離裝置
三相分離器是UASB反應器最有特點和最重要的裝置。它同時具有兩個功能：
1) 能收集從分離器下的反應室產生的沼氣;
2) 使得在分離器之上的懸浮物沉澱下來。
三相分離器設計要點彙總：
1) 集氣室的隙縫部分的面積應該佔反應器全部面積的15～20%;
2) 在反應器高度為5～7m時，集氣室的高度在1.5～2m;
3) 在集氣室內應保持氣液界面以釋放和收集氣體，防止浮渣或泡沫層的形成;
4) 在集氣室的上部應該設置消泡噴嘴，當處理汙水有嚴重泡沫問題時消泡;
5) 反射板與隙縫之間的遮蓋應該在100～200mm以避免上升的氣體進入沉澱室;
6) 出氣管的直管應該充足以保證從集氣室引出沼氣，特別是有泡沫的情況。
對於低濃度汙水處理，當水力負荷是限制性設計參數時，在三相分離器縫隙處保持大的過流面積，使得最大的上升流速在這一過水斷面上儘可能的低是十分重要的。
UASB反應器具有如下的主要特點：
① 汙泥的顆粒化使反應器內的平均濃度達50 gVSS/L以上，汙泥齡一般為30天以上；
② 反應器的水力停留吋間相應較短；
③ 反應器具有很髙的容積負荷；
④ 不僅適合於處理髙、中濃度的有機工業廢水，也適合於處理低濃度的城市汙水；
⑤ UASB反應器集生物反應和沉澱分離於一體，結構緊湊；
⑥ 無滯設置填料，節省了費用，提髙了容積利用率；
⑦ 一般也無需設置攪拌設備，上升水流和沼氣產生的上升氣流起到攪拌作用；
⑧ 構造簡單，操作運行方便。
IC（internal circulation）反應器是新一代高效厭氧反應器，即內循環厭氧反應器，相似由2層UASB反應器串聯而成，用於有機高濃度廢水，如，玉米澱粉廢水、檸檬酸廢水、啤酒廢水、土豆加工廢水、酒精廢水。
IC 反應器當前在造紙行業應用較多的是用各類廢紙作原料的造紙企業，處理的目的包括實現一般的達標排放，通過治理後的廢水回用，從而達到節水和治汙的雙重目的。
IC反應器工作原理
IC反應器基本構造如圖1所示，它相似由2層UASB反應器串聯而成。按功能劃分，反應器由下而上共分為5個區：混合區、第1厭氧區、第2厭氧區、沉澱區和氣液分離區。
混合區：反應器底部進水、顆粒汙泥和氣液分離區迴流的泥水混合物有效地在此區混合。
第1厭氧區：混合區形成的泥水混合物進入該區，在高濃度汙泥作用下，大部分有機物轉化為沼氣。混合液上升流和沼氣的劇烈擾動使該反應區內汙泥呈膨脹和流化狀態，加強了泥水錶面接觸，汙泥由此而保持著高的活性。隨著沼氣產量的增多，一部分泥水混合物被沼氣提升至頂部的氣液分離區。
氣液分離區：被提升的混合物中的沼氣在此與泥水分離並導出處理系統，泥水混合物則沿著迴流管返回到最下端的混合區，與反應器底部的汙泥和進水充分混合，實現了混合液的內部循環。
第2厭氧區：經第1厭氧區處理後的廢水，除一部分被沼氣提升外，其餘的都通過三相分離器進入第2厭氧區。該區汙泥濃度較低，且廢水中大部分有機物已在第1厭氧區被降解，因此沼氣產生量較少。沼氣通過沼氣管導入氣液分離區，對第2厭氧區的擾動很小，這為汙泥的停留提供了有利條件。
沉澱區：第2厭氧區的泥水混合物在沉澱區進行固液分離，上清液由出水管排走，沉澱的顆粒汙泥返回第2厭氧區汙泥床。
特點
1.利用厭氧反應器本身所產生的沼氣驅動發酵液在反應器內不斷地循環，以超過增強傳質過程的目的，是IC厭氧反應器最基本的特。點
2.IC厭氧反應器是在UASB反應器基礎上研發出的第三代超高效厭氧反應器，其特徵是在反應器中裝有兩級三相分離器，反應器下半部分可在極高的負荷條件下運營。整個反應器的有機負荷和水力負荷也較低，並可實現液體內部的無動力循環，從而解決了UASB反應器在較低的上升流速度下顆粒汙泥易萎縮的嚴重不足。IC反應器為有機玻璃做成，有效地容積為25L，反應器總高度為1500mm，沿柱高設置多個採樣孔。將反應器加裝在恆溫箱內，用WMZK-01溫控儀和熱源包含自動溫控系統，將溫度控制在(35±1)℃。 試驗配水首先轉入Ⅰ室被水解，產生的沼氣由Ⅰ室的集氣罩蒐集，大量沼氣裝載Ⅰ室的泥水混合液沿著提高管下降至反應器頂部的氣液分離器，沼氣在此處逸出反應器，而泥水混合液則沿上升管回到到Ⅰ室的底部。Ⅰ室入水自動轉入Ⅱ室之後處置，隨後經Ⅱ室的三相分離器排洩反應器外。
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