廢水厭氧生化處理是指在無分子氧條件下，通過厭氧生物（包括兼氧微生物）的作用，將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分子轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳等物質(zhì)的過程，也稱為厭氧消化，復(fù)雜有機(jī)物的厭氧消化過程要?dú)v經(jīng)數(shù)個階段，由不同的微生物群接替完成，大體分為四個階段，水解、酸化、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸、產(chǎn)甲烷。

第一個水解階段，高分子有機(jī)物由于分子量過大，不能直接透過微生物的細(xì)胞壁，需要通過微生物體外通過胞外酶分解成小分子，廢水中典型的有機(jī)物，比如纖維素被纖維素酶分解成纖維二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麥芽糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)被分解成短肽和氨基酸。分解后這些小分子能夠通過細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)，進(jìn)行下一步的分解。

第二為發(fā)酵產(chǎn)酸階段，上述可溶性的單糖氨基酸和長鏈脂肪酸等進(jìn)入到細(xì)胞體內(nèi)轉(zhuǎn)化成更為簡單的化合物并被分泌到細(xì)胞外，這一階段的主要產(chǎn)物為揮發(fā)性的脂肪酸同時還有部分的醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨、硫化氫等產(chǎn)物產(chǎn)生。

水解和酸化大多數(shù)合并在一起，即水解酸化階段，主要是由發(fā)酵細(xì)菌完成。參與該階段的菌種主要有丁酸弧菌屬、梭菌屬、擬桿菌屬、和雙歧桿菌屬等。其中絕大多數(shù)是嚴(yán)格的厭氧菌，但通常有約1%的兼性厭氧菌，它們能夠起到保護(hù)像甲烷菌這樣的嚴(yán)格厭氧菌，免受氧的抑制與損害，當(dāng)出現(xiàn)微量氧的時候能夠快速利用掉氧氣。

第三階段為產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段，上一步的產(chǎn)物進(jìn)一步被轉(zhuǎn)化成乙酸、二氧化碳、氫氣以及新的細(xì)胞物質(zhì)。

主要產(chǎn)酸產(chǎn)乙酸的菌屬主要為：梭菌屬、互營單細(xì)胞菌屬、互營桿菌屬、暗桿菌屬。多數(shù)都是嚴(yán)格厭氧菌，也有少量的兼氧菌。

第四部分為產(chǎn)甲烷階段，在這個階段中，乙酸、二氧化碳、氫氣、甲酸和甲醇都被轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳和新的細(xì)胞物質(zhì)。

產(chǎn)甲烷的主要反應(yīng)有：

產(chǎn)甲烷反應(yīng)一般分為兩類，一類是乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌，一類是氫營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌，在厭氧反應(yīng)器中，大概有70%的甲烷來自于乙酸的氧化分解，另外有30%的二氧化碳的合成。

乙酸產(chǎn)甲烷菌主要有兩類，甲烷八疊球菌和甲烷絲狀菌，而其他產(chǎn)甲烷菌屬只能利用氫氣和二氧化碳或甲酸生成甲烷，產(chǎn)甲烷細(xì)菌都是專性嚴(yán)格的厭氧菌，對氧非常的敏感，遇氧后會立即受到抑制不能生長繁殖，有的會死亡，大多數(shù)中溫產(chǎn)甲烷菌的，大多數(shù)產(chǎn)甲烷菌的PH適應(yīng)范圍為6.8~7.2左右。

上述四個階段的反應(yīng)速度，以廢水的性質(zhì)而異，雖然厭氧反應(yīng)階段被分為四個階段，但整個系統(tǒng)，四個階段是同時進(jìn)行的，并保持某種程度的動態(tài)平衡，這種動態(tài)平衡一旦被PH值、溫度、有機(jī)負(fù)荷等外加因素所破壞，首先將會使產(chǎn)甲烷階段受到抑制，其結(jié)果會導(dǎo)致低級脂肪酸的積累和厭氧進(jìn)行的異常變化，真的會導(dǎo)致整個厭氧消化過程的停滯。