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与传统好氧污水处理工艺相比，厌氧处理具有潜在的优势：厌氧过程不需要能量进行曝气，并将有机废物转化为可再生能源-富含甲烷的沼气。且厌氧过程产泥量低，降低了污泥处理成本。由于厌氧工艺一般有较高的有机负荷，但厌氧微生物生长缓慢，可能造成反应器体积和占地面积较大。厌氧膜生物反应器（Anaerobic MembraneBioreactors, AnMBR）将厌氧工艺与膜生物反应器结合，使得水力停留时间HRT与污泥停留时间SRT分开，与传统厌氧工艺相比占地面积更少，占地面积更小。因此，厌氧MBR引起了学术界和工业界的广泛兴趣，如斯坦福大学的Mccarthy教授（2011）等人认为厌氧MBR将会是实现市政污水处理厂能量平衡的重要工艺。 工业污水实际应用 目前，厌氧MBR已经广泛应用于高COD高可生化性废水的处理，如酿酒污水，乳制品污水，屠宰污水等等。许多水处理行业著名公司将厌氧MBR运用于实际工业污水处理项目中，包括Kubota久保田，被SUEZ苏伊士收购的GE水处理，Veolia威立雅，被Evoqua懿华收购的ADI等等。 日本在厌氧MBR实际应用上起步较早，早在2000年就有了第一个实际运行的项目。Kubota久保田公司2010年在desalination杂志上发表文章，截止2008年8月，该公司在日本已经运行了14个厌氧MBR实际工程项目，包括酿酒废渣，餐厨垃圾，沙拉酱生产污水以及污泥等。Kubota久保田公司厌氧和膜分离分别在两个罐体，膜分离采用浸没式平板膜。
图1 Kubota久保田以及ADI公司采用的厌氧MBR流程图，厌氧和膜分离分别在两个罐体，膜分离采用浸没式平板膜。(引自Christian et al,. 2011) Kubota久保田公司的厌氧MBR流程大致如下：蒸馏残渣或食物垃圾等原料被送入该系统。如果需要，首先将残留物引入预处理设备，例如破碎机或筛网。然后，将残留物储存在调节池中几天。调节池有两个作用：营养盐的均衡和原料的储存。均质后，将液体引入甲烷发酵（MF）罐中，在那里进行嗜热消化/高温消化。发酵罐有一个称为浸没式膜分离（SMS）罐的子隔室，其中安装了浸没式膜单元。厌氧污泥在SMS罐中浓缩，然后再循环到发酵罐或泵送到污泥处理管线。产生的沼气包括大约 60％甲烷，40％二氧化碳和一些次要成分，如硫化氢。收集后，沼气用于发电设施或锅炉，从而为工厂或社区回收能源。参见图1。 Kubota久保田公司提供了日本鹿儿岛县一个烧酒厂作为案例，生产原料为大麦和番薯发酵后的残余。废液pH值为4.11，固体含量平均6%，COD平均为101275 mg/kg，总氮平均为3720 mg/kg。处理量平均约10 t/d，峰值可达20 t/d以上。氨氮用出水稀释到1500 mg/L左右。COD去除率在75%到92%之间，每天回收能量12GJ，用于产生蒸汽，产生的能量远高于电耗和厌氧MBR反应器加热所需。 Kubota认为日本垃圾的蛋白质含量高，因此总氮浓度非常高（约10,000 mg / L）。在甲烷发酵过程中，通过分解这些含氮的蛋白质产生氨。在厌氧污泥中积累的氨和挥发性脂肪酸（VFA）会抑制发酵。厌氧膜生物反应器将产甲烷菌保留在体系中，而溶解的甲烷发酵抑制剂如氨则被过滤掉。这使得厌氧MBR过程非常稳定。而且Kubota认为有机负荷可以比传统工艺提高3到5倍，从而减少发酵罐体积。 此外，被Evoqua懿华收购的ADI公司在2008年建立了美国第一个厌氧MBR实际工程项目Ken‘s食品厂，使用了Kubota久保田公司公司的平板膜组件。该项目进水COD 39000mg/L ,BOD为18,000 mg / L，TSS为12,000 mg / L。出水COD 210mg/L，BOD 20 mg/L，TSS低于检测限。去除率99%以上。处理量为475m3/d。产生的沼气用于冲刷膜表面减少污染，维护性化学清洗（MC）使用柠檬酸。针对这一食品废水，不需要特别去除TSS和油脂，这两者在厌氧过程被消化。这使得初级处理减少，系统简化，沼气产量增加; 并减少污泥的生产，处理和处置以及相关成本。
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