污泥滞留型厌氧消化器特征为通过采用各种固液分离方式使污泥滞留于消化器内，从而提高了消化器的效率，缩小了所需消化器的体积。该类消化器包括厌氧接触工艺、升流式厌氧污泥床、升流式固体反应器和折流式反应器。
（1）厌氧接触工艺
该工艺是在完全混合消化器之外加了一个沉淀池来收集污泥，并使其再回流入消化器内，其工艺流程如图8-9所示。从完全混合消化器排出的混合液，首先在沉淀池中进行固液分离，上清液由沉淀池上部排出，沉淀下的污泥再回流至消化器内，这样既减少了出水中的固体物含量，又提高了消化器内的污泥浓度，从而在一定程度上提高了设备的有机负荷率和处理效率。由于厌氧接触工艺具有这些优点，故在生产上被普遍采用。
图8-9 厌氧接触工艺示意图
实践表明，该工艺允许污水中含有较高的悬浮固体，耐冲击负荷，具有较大缓冲能力，操作过程比较简单，工艺运行比较稳定。该工艺的优点与完全混合消化器相同，并可在较高的负荷下运行。其缺点是需要额外的设备来使固体和微生物沉淀与回流。
（2）升流式厌氧污泥床
升流式厌氧污泥床（UASB）是由Lettinga等于1974—1978年研制成功的一项新工艺，是目前世界上发展最快的消化器，由于该消化器结构简单，运行费用低，处理效率高而得到广泛应用。该消化器适用于处理可溶性废水，要求较低的悬浮固体含量。UASB由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成，其结构如图8-10所示。
图8-10 UASB消化器结构示意图
在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它们转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动，污泥浓度较稀薄，污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室的沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。
（3）升流式固体反应器
升流式固体反应器（USR）是一种结构简单，适用于高悬浮固体原料的消化器（图8-11）。USR反应器采用上流式污泥床原理，原料从底部进入消化器内，消化器内不需要污泥回流，不使用机械搅拌，产气率因温度不同为0.4～1.2。未消化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物，靠被动沉降滞留于消化器内，上清液从消化器上部排出，这样就可以得到比水力停留时间高得多的固体滞留时间以及微生物滞留期，从而提高了固体有机物的分解率和消化器的效率。
图8-11 USR消化器示意图
采用USR发酵工艺处理畜禽粪便原料，产生的沼渣沼液中COD浓度含量很高，不适宜好氧处理达标排放，一般用于农田施肥进行生态化处理，是典型的能源生态型沼气工程工艺。
（4）折流式反应器
折流式反应器如图8-12所示。在这种消化器里，由于挡板的阻隔使污水上下折流穿过污泥层，这样每一个单元都相当于一个反应器。折流式反应器在我国近年来的使用效果一直欠佳。究其原因，一是折流式反应器将一个消化器分成若干小室，进料负荷全部集中于第一个小室中，这就造成第一个小室严重超负荷运行，引起发酵液酸化，使产甲烷菌的活动受到抑制，导致发酵失败。二是在折流式反应器内，料液呈塞流式流动，酸化了的第一室料液会逐渐把后面各室中的污泥推出并使之酸化。有人为了克服酸化现象采用回流污泥方式将产甲烷菌送入第一室内。因第一室在不断进料，所以，回流量小时，起不到防止酸化的作用，回流量大时，则出现完全混合，这时才能防止酸化，那样就不如采用完全混合式更为方便。
图8-12 折流式反应器示意图
以上几种污泥滞留型消化器中，活性污泥以悬浮状态存在，人们采用各种方法使污泥滞留于消化器内，从而取得了较长的固体滞留时间以及微生物滞留期，因而效率明显比常规型消化器要高，但是在受到冲击负荷或有毒物质时，常会因挥发酸上升而引起污泥流失。因而要定时对发酵情况进行监测，以保持消化器的正常运行。