对于含高浓度有机污染物的废水，如来自发酵工业、食品工业等的废水，直接进行好氧生化处理会大大增加曝气池的负荷，降低处理效率及出水质量，因此需要先经过厌氧消化使 BOD降低后再进入曝气池。曝气池产生的大量剩余污泥，处理起来十分困难，也需要通过厌氧消化以减少污泥量。农作物秸秆及家畜饲养业产生的有机固体废物，可以在厌氧沼气池中通过厌氧微生物的作用产生甲烷，一方面可以充分利用资源，另一方面又减少了固体废弃物的量。因此厌氧微生物群在环境保护中与好氧微生物群一样具有重要的地位。
厌氧微生物群包含专性厌氧和兼性厌氧两大类，它们在自然界的分布非常广泛。如河流湖泊的底部淤泥及土壤中都存在着大量的厌氧微生物群。在有机污染物的厌氧处理过程中，各种厌氧微生物在有机物降解过程中发挥着不同的作用。
厌氧消化过程一般可以分为四个步骤。第一步是有机物的水解和发酵，首先在发酵细菌分泌的胞外酶的作用下，将有机物水解为各自的单体，如单糖、脂肪酸及氨基酸，这些单体化合物能被发酵细菌摄入胞内并通过发酵作用将它们分解为低级脂肪酸、醇等，并释放出CO2、H2、NH3及H2S等气体；第二步是在产氢产乙酸细菌的作用下将各种有机酸和醇进一步分解为乙酸、甲酸、甲醇、H2和CO2等；第三步是产甲烷阶段，在产甲烷细菌的作用下，乙酸及甲酸等通过裂解及还原反应被转化为甲烷（约占甲烷总量的70%），H2和CO2则在合成酶的作用下也被合成为甲烷（约占30%）；最后一步是在同型产乙酸菌的作用下将H2和CO2重新合成为乙酸，这一步在厌氧消化中的作用不是很大。
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