厭氧發酵工藝是一種產能又環保的生物處理工藝，已經廣泛應用于禽畜糞污、廢水、有機固體垃圾處理等領域。厭氧發酵工藝類型較多，從不同的角度可以將厭氧發酵工藝分為以下幾類：根據發酵溫度的不同可分為常溫、中溫和高溫發酵；按照投料運轉方式可分為連續和序批式發酵；按照發酵物料中固含量的多少可分為濕式和干式厭氧發酵；按照反應是否在同一反應器進行分為單相和兩相厭氧發酵。

一、常溫、中溫和高溫發酵

溫度主要是通過影響對厭氧微生物細胞內某些酶的活性而影響微生物的生長速率和微生物對基質的代謝速率，從而影響厭氧生物處理工藝中污泥的產量，有機物的去除速率，反應器所能達至的處理負荷，有機物在生化反應中的流向，某些中間產物的形成，各種物質在水中的溶解度，及沼氣的產量和成分等。

常溫發酵一般是物料不經過外界加熱直接在自然溫度下進行消化處理，發酵溫度會隨著季節氣候晝夜變化有所波動。常溫發酵工藝簡單造價低廉，但是其缺點是處理效果和產氣量不穩定。

中溫發酵溫度在30℃～40℃之間，中溫發酵加熱量少，發酵容器散熱較少，反應和性能較為穩定，可靠性高，如果物料有較好的預處理，會提高反應速度和氣體發生量；受毒性抑制物阻害作用較小，受抑制后恢復快，會有浮渣、泡沫、沉砂淤積等問題，對浮渣、泡沫、沉砂的處理是工藝難點，其諸多優點使其得到廣泛的應用并有很多的成功案例。

高溫發酵溫度在50℃～60℃之間，需要外界持續提供較多的熱量，高溫厭氧消化工藝代謝速率、有機質去除率和致病細菌的殺滅率均比中溫厭氧消化工藝要高，但是高溫發酵受毒性抑制物阻害作用大，受抑制后很難恢復正常，可靠性低；高溫厭氧產氣率比中溫厭氧稍有提高，提高的是雜質氣體的量，但沼氣中有效成分甲烷的含量并沒有提高，限制的高溫厭氧的應用；高溫發酵罐體及管路需要耐高溫耐腐蝕性能好的材料，運行復雜，技術含量高。

二、連續發酵和序批式發酵

連續發酵是從投加物料啟動以后，經過一段時間發酵穩定以后，每天連續定量的向發酵罐內添加新物料和排出沼渣沼液。序批式發酵就是一次性投加物料發酵，發酵過程中不添加新物料，當發酵結束以后，排出殘余物再重新投加新物料發酵，一般進料固體濃度在15%~40%之間。

研究表明，對于處理高木質素和纖維素的物料，若在動力學速率低、存在水解限制時，序批式反應器比全混式連續反應器處理效率高。且序批式發酵水解程度更高，甲烷產量更大，投資連續式進料系統減少約40%。雖然序批式進料處理系統占地面積比連續進料處理系統大，但由于其設計簡單、易于控制、對粗大的雜質適應能力強，投資少，適合于在發展中國家推廣應用。

三、濕式發酵和干式發酵

濕式發酵是以固體有機廢物（固含率為10%~15%）為原料的沼氣發酵工藝。干式發酵是以固體有機廢物（固含率為20%~30%）為原料，沒有或幾乎沒有自由流動的條件下進行的沼氣發酵工藝，是一種新生的廢物循環利用方法。

濕式發酵系統與廢水處理中的污泥厭氧穩定化處理技術相似，但在實際設計中有很多問題需要考慮，特別是對于城市生活垃圾，分選去除粗糙的硬垃圾，及將垃圾調成充分連續的漿狀的預處理過程等。為達到既去除雜質，又保證有機垃圾正常處理，需要采用過濾、粉碎、篩分等復雜的處理。

這些預處理過程會導致15%~25%的揮發性固體損失。漿狀垃圾不能保持均勻的連續性，因為在消化過程中重物質沉降，輕物質形成浮渣層，導致反應器中形成兩種明顯不同密度的物質層，重物質在反應器底部聚集可能破壞攪拌器，必須通過特殊設計的水力旋流分離器或者粉碎機去除。

而干式發酵系統的難點在于：

其一，生物反應在高固含率條件下進行；

其二，輸送、攪拌；

其三，反應啟動條件苛刻，在運行中存在著很高的不穩定性。

但是在法國、德國己經證明對于機械分選的城市生活有機垃圾的發酵采用干式系統是可靠的。且與濕式發酵相比，又有明顯的優勢：

其一，干發酵TS通常在15%以上，含水量較少，使得有機質濃度也較高，從而提高了容積產氣率；

其二，后處理容易，幾乎沒有廢水的排放，且發酵后的剩余物中只有沼渣，可直接作為有機肥利用；產生的沼氣中含硫量低，無需脫硫，可直接利用；

其三，運行費用低，過程穩定，干發酵工藝不會存在如濕法發酵中出現的浮渣、沉淀等問題。

干式發酵技術受到了國內外廣大研究者的關注，使其在處理城市生活垃圾和農林殘余物等方面得到了廣泛的重視。也使得干式發酵技術成為厭氧發酵研究的熱點。

四、單相發酵和兩相發酵

單相發酵工藝是產酸菌和產甲烷菌在同一反應器中進行。兩相發酵工藝，實現了生物相的分離，使微生物在各自最佳生長條件下發酵。

單相發酵工藝會受沖擊負荷或環境條件的變化的影響，導致氫分壓增加，從而引起丙酸積累。而生物相分離后，產酸相可有效去除了大量氫，提高整個兩相厭氧生物處理系統的處理效率和運行穩定性。

相對于兩相發酵工藝，單相發酵工藝投資少，操作簡單方便，因而當前約70%的發酵工藝采用的是單相發酵工藝。但是，兩相發酵工藝處理城市生活垃圾有很多的優點，比如，可以單獨控制兩個不同反應器的條件，以使產酸菌和產甲烷菌在各自最適宜的環境條件下生長；也可以單獨控制它們的有機負荷率（OLR）、水力停留時間（HRT）等參數，提高微生物數量和活性，從而縮減HRT，提高系統的處理效率。

兩相發酵工藝目前的研究多集中在如何將高效厭氧反應器和兩相發酵工藝有機的結合，兩相發酵工藝的反應器可以采用任何一種厭氧生物反應器，如厭氧接觸反應器、厭氧生物濾器、UASB、EGSB、UBI、ABR或其它厭氧生物反應器，產酸相和產甲烷相所采用的反應器形式可以相同，也可以不相同。

目前，實現相分離的途徑可以歸納為化學法、物理法和動力學控制法。最簡便、最有效，也是應用最普遍的方法是動力學控制法，該方法是利用產酸菌和產甲烷菌在生長速率上的差異，控制兩個反應器的有機負荷率，水力停留時間等參數，實現相的有效分離。但必須說明的是：兩相的徹底分離是很難實現的。只是在產酸相，產酸菌成為優勢菌種，而在產甲烷相，產甲烷菌成為優勢菌種。