厭氧處理過程還被稱為厭氧發酵，厭氧消化，可以定義為在厭氧條件下由多種（厭氧或兼性）微生物共同作用，從而使有機物分解并產生H2O和CO2的過程。與好氧過程的根本區別在于不以分子態氧作為受氫體，而以化合態氧、碳、硫、氮等為受氫體。厭氧處理過程在自然界的存在形式是非常廣泛的。如"自動凈化器"，它是于1881年由法國的 Louis Mouras 發明的，可以處理污水污泥，它的問世使人類懂得了利用厭氧過程處理廢水廢物，并將這一過程廣泛地應用于處理城市污水和活性污泥工藝中產生的剩余污泥去除的過程中。隨著能源危機的加劇，人們認識到厭氧過程處理有機廢水的重要性，并加強了對其的研究。各種方法，各種反應器也相繼出現，如：厭氧接觸法、上流式厭氧污泥床( UASB ）反應器、厭氧濾池（ AF )、厭氧流化床（ AFB )、厭氧附著膜膨脹床反應器( AAFEB ）等，從此厭氧過程被大規模地應用于廢水處理。這些反應器大大縮短了水利停留時間，并大大提高了有機負荷和處理效果。20世紀30~60年代，人們普遍認為可以簡單地把厭氧消化過程分為兩個階段 也就是"兩階段理論"。發酵階段或產酸階段或酸性發酵階段為第一階段，主要是廢水中的有機物在發酵性細菌的作用下，經過水解和酸化反應之后，被降解轉化為以脂肪酸、醇類、CO2和H2O等為主的產物。這其中參與反應的微生物被統稱為發酵性細菌或產酸細菌，其特點主要有： a ．生長速率快； b ．對環境條件（如溫度、 pH 值、抑制物等）的適應性較強；產甲烷階段或堿性發酵階段則為反應的第二階段，主要發生的反應是產甲烷菌利用前一階段的產物（脂肪酸、醇類、CO2和H2O等）為基質，最后將其轉化為CH4和CO2。這里參與反應的微生物被統稱為產甲烷菌，其主要特點有： a ．生長速率很慢； b ．對環境條件（如溫度、 pH 值、抑制物等）非常敏感等，但是隨著對厭氧微生物學研究的不斷深入，很多學者都發現上述過程不能真實完整地反映厭氧消化過程的本質。厭氧微生物學的研究結果表明，產甲烷菌是一類非常特別的細菌，它們只能利用一些簡單的有機物如甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺類以及H2、CO2等，而不能利用除乙酸以外的含兩個碳以上的脂肪酸和甲醇以外的醇類。2世紀70年代， Bryant 發現原來認為是一種被稱為"奧氏產甲烷菌"的細菌，實際上是由兩種細菌共同組成的，其中一種細菌先將乙醇氧化為乙酸和H2，另一種細菌則利用H2和CO2以及乙酸產生CH4。由此， Bryant 提出了厭氧消化過程的"三階段理論"。

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