厌氧是污水处理中的一个工艺，是利用厌氧菌的作用，去除废水中的有机物，通常需要时间较长。厌氧过程可分为水解阶段、酸化阶段和甲烷化阶段。

  水解酸化的产物主要是小分子有机物，使废水中溶解性有机物显著提高，而微生物对有机物的摄取只有溶解性的小分子物质才可直接进入细胞内，而不溶性大分子物质首先要通过胞外酶的分解才得以进入微生物体内代谢。例如天然胶联剂（主要为淀粉类），首先被转化为多糖，再水解为单糖。纤维素被纤维素酶水解成纤维二糖与葡萄糖。半纤维素被聚木糖酶等水解成低聚糖和单糖。

  水解过程较缓慢，同时受多种因素的影响，是厌氧降解的限速阶段。在酸化这一阶段，上述第一阶段形成的小分子化合物在发酵细菌即酸化菌的细胞内转化为更简单的化合物并分泌到细菌体外，主要包括挥发性有机酸（VFA）、乳醇、醇类等，接着进一步转化为乙酸、氢气、碳酸等。酸化过程是由大量发酵细菌和产乙酸菌完成的，他们绝大多数是严格厌氧菌，可分解糖、氨基酸和有机酸。

第一阶段为水解发酵阶段（也称酸化）。此阶段，通过兼性水解发酵菌（即产酸菌）的代谢活动，将复杂有机物——碳水化合物、蛋白质和脂类等发酵成为有机酸、醇类、CO2、H2、NH3和H2S等。

第二阶段为产氢产乙酸阶段。这一阶段，主要通过专性厌氧的产氢产乙酸菌的生理活动，将第一阶段细菌的代谢产物--丙酸及其他脂肪酸、醇类和某些芳香族酸转化为乙酸、CO，和H。

第三阶段为产甲烷阶段。主要是由产甲烷菌利用第一阶段、第二阶段产生的乙酸，CO2，H2(还有甲酸、甲醇和甲胺)等为主要基质，最终转化为CH和CO2。产甲烷菌包括两种特异性很强的细菌:一群产甲烷菌主要利用H把CO还原为CH(也可利用甲酸);另一群产甲烷菌主要以乙酸为基质(也可利用甲醇和甲胺)，把它分解为CH和CO2。

  总之，厌氧消化是一个多种群多层次的混合发酵过程，在这个复杂的系统中，细菌种群之间存在着互相依存、互相影响和互相制约的关系，其代谢产物之间在系统内也存在着动态平衡。