污泥的厭氧消化是利用厭氧微生物經過水解、酸化、產甲烷等過程，將污泥中的大部分固體有機物水解、液化并終分解掉的過程。

污泥厭氧消化是對有機污泥進行穩定處理的常用的方法，主要應用于處理城市污水處理廠的污泥，也可應用于處理固體含量很高的有機廢水；其主要作用是：

①將污泥中的一部分有機物轉化為沼氣；②將污泥中的一部分有機物轉化成為穩定性良好的腐殖質；③提高污泥的脫水性能：④使得污泥的體積減少1/2以上；⑤使污泥中的致病微生物得到一定程度的滅活，有利于污泥的進一步處理和利用。

污泥厭氧消化是一個多階段的復雜過程，目前，對厭氧消化的過程有兩段理論、三段理論和四段理論。其中三段理論指需要經過三個階段，即水解、酸化階段，乙酸化階段，甲烷化階段。各階段之間既相互Lian系又相互影響。

水解酸化階段

一般水解過程發生在污泥厭氧消化初始階段，污泥中的大分子、不溶性有機物，如碳水化合物、蛋白質、脂肪、纖維素等在微生物水解酶的作用下水解成小分子、溶解性的物質。水解后的物質在兼性菌和厭氧菌的作用下，轉化成短鏈脂肪酸，如乙酸、丙酸、丁酸等，還有乙醇、二氧化碳。

乙酸化階段

水解階段產生的簡單可溶性有機物在產氫和產酸細菌的作用下，進一步分解成揮發性脂肪酸（如丙酸、乙酸、丁酸、長鏈脂肪酸）醇、酮、醛、二氧化碳和氫氣等。該過程中乙酸菌和甲烷菌是共生的。

甲烷化階段

甲烷化階段發生在污泥厭氧消化后期，產甲烷細菌將乙酸、乙酸鹽、CO2和H2等轉化為甲烷。此過程由兩組生理上不同的產甲烷菌完成，一組把H2和CO2轉化成甲烷，另一組從乙酸或乙酸鹽脫氧產生甲烷，前者約占總量的1/3，后者約占2/3。