對於含高濃度有機汙染物的廢水，如來自發酵工業、食品工業等的廢水，直接進行好氧生化處理會大大增加曝氣池的負荷，降低處理效率及出水質量，因此需要先經過厭氧消化使 BOD降低後再進入曝氣池。曝氣池產生的大量剩餘汙泥，處理起來十分困難，也需要通過厭氧消化以減少汙泥量。農作物秸稈及家畜飼養業產生的有機固體廢物，可以在厭氧沼氣池中通過厭氧微生物的作用產生甲烷，一方麵可以充分利用資源，另一方麵又減少了固體廢棄物的量。因此厭氧微生物群在環境保護中與好氧微生物群一樣具有重要的地位。
厭氧微生物群包含專性厭氧和兼性厭氧兩大類，它們在自然界的分布非常廣泛。如河流湖泊的底部淤泥及土壤中都存在著大量的厭氧微生物群。在有機汙染物的厭氧處理過程中，各種厭氧微生物在有機物降解過程中發揮著不同的作用。
厭氧消化過程一般可以分為四個步驟。第一步是有機物的水解和發酵，首先在發酵細菌分泌的胞外酶的作用下，將有機物水解為各自的單體，如單糖、脂肪酸及氨基酸，這些單體化合物能被發酵細菌攝入胞內並通過發酵作用將它們分解為低級脂肪酸、醇等，並釋放出CO2、H2、NH3及H2S等氣體；第二步是在產氫產乙酸細菌的作用下將各種有機酸和醇進一步分解為乙酸、甲酸、甲醇、H2和CO2等；第三步是產甲烷階段，在產甲烷細菌的作用下，乙酸及甲酸等通過裂解及還原反應被轉化為甲烷（約占甲烷總量的70%），H2和CO2則在合成酶的作用下也被合成為甲烷（約占30%）；最後一步是在同型產乙酸菌的作用下將H2和CO2重新合成為乙酸，這一步在厭氧消化中的作用不是很大。
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