一阶段是含碳有机聚合物的水解。纤维素、半纤维素、果胶、淀粉、脂类、蛋白质等非水溶性含碳有机物，经菌水解发酵生成水溶性糖、醇、酸等分子量较小的化合物，，以及氢气和二氧化碳；

第二阶段是各种水溶性产物经微生物降解形成底物，主要是、氢气和二氧化碳；

第三阶段是产菌转化底物生成CH4和CO2。另外，在沼气发酵过程中还存在某些逆向反应，即由小分子合成大分子物质的微生物过程；

从有机物质厌氧发酵到形成，是非常复杂的过程，不是一种菌所能完成的，是由很多菌参与联合作用的结果。
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沼液回流及填料作用

 厌氧沼液回流不仅可以控制隔室内水流上升流速，还可以缓解反应器池首因产生较多过挥发性脂肪酸引的PH值降低给后续隔室所带来的问题，并可以抑制丝状菌的生长，同时还可以稀释进水中的有毒有害物质，降低进水的底物的浓度。而增加了填料则可以延长污泥停留时间，同时防止污泥流失。厌氧设备UASB反应器进水中悬浮物的含量一般不宜超过500mg/L，否则应设置混凝沉淀或混凝气浮进行处理。

 ABR厌氧处理系统目前被广泛的应用在畜禽粪污水处理工程中，采用的厌氧处理系统为ABR+AF(即ABR反应器内添加组合填料)组合式工艺。因进水流量较小且是间断进水，所以本工程还配有回流泵，对厌氧沼液进行回流以控制上升流速。
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在污泥层形成的一些气体附着在污泥絮体上，附着和没有附着的气体向反应器顶部上升，上升到三相分离器时污泥絮体碰击气体反射板的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后的污泥絮体将沉淀到污泥床的表面。附着和没有附着的气体被收集到反应器顶部的集气室。1、格栅厌氧设备UASB废水处理工艺系统前应设置粗格栅、细格栅或水力筛。置于集气室单元缝隙之下的挡板起到防止气体气泡进入沉淀区的作用，否则将引起沉淀区的紊动，阻碍颗粒污泥沉淀。包含一些剩余固体和污泥颗粒的液体经过分离器缝隙进入沉淀区。
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