一般来说，废水中复杂机物物料比较多，通过厌氧分解分四个阶段加以降解：

（1）水解阶段：高分子机物由于其大分子体积，不能直接通过厌氧菌的细胞壁，需要在微生物体外通过胞外酶加以分解成小分子。废水中的机物质比如纤维素被纤维素酶分解成纤维二糖和葡萄糖，淀粉被分解成麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被分解成短肽和氨基酸。分解后的这些小分子能够通过细胞壁进入到细胞的体内进行下一步的分解。

（2）酸化阶段：上述的小分子机物进入到细胞体内转化成更为简单的化合物并被分配到细胞外，这一阶段的主要产物为挥发性脂肪酸（VFA），同时还部分的醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等产物产生。

（3）产乙酸阶段：在此阶段，上一步的产物进一步被转化成乙酸、碳酸、氢气以及新的细胞物质。

（4）产甲烷阶段：在这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇都被转化成甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。这一阶段也是整个厌氧过程为重要的阶段和整个厌氧反应过程的限速阶段。

水解阶段

水解可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化成简单的溶解性单体和二聚体的过程。水解反应针对不同的废水类型差别很大，这要取决于胞外酶能否效的接触到底物。因此，大的颗粒比小颗粒底物要难降解很多，比如造纸废水、印染废水和制药废水的木质素、大分子纤维素就很难水解。

一般来说，影响Kh的因素很多，很难确定一个定的方程来求解Kh，但我们可以根据一些定条件的Kh，反推导出水解反应器的容积和非常好的反应条件。在实际工程实施中，条件的话，应针对要处理的废水作一些Kh的测试工作。通过对内外一些报道的研究，提出在低温下水解对脂肪和蛋白质的降解速率非常慢，这个时候，可以不考虑厌氧处理方式。对于生活污水来说，在温度15的情况下，Kh=0.2左右。但在水解阶段我们不需要过多的COD去除效果，而且在一个反应器中你很难严格的把厌氧反应的几个阶段区分开来，一旦停留时间过长，对工程的性就不太。如果就单的水解反应针对生活污水来说，COD可以控制到0.1的去除效果就可以了。

酸化阶段及乙酸阶段

发酵可以被定义为机化合物既作为电子受体也作为电子供体的生物降解过程，在此过程中机物被转化成以挥发性脂肪酸为主的末端产物。

酸化过程是由大量的、多种多样的发酵细菌来完成的，在这些细菌中大部分是专性厌氧菌，只1%是兼性厌氧菌，但正是这1%的兼性菌在反应器受到氧气的冲击时，能迅速消耗掉这些氧气，保持废水低的氧化还原电位，同时也保护了产甲烷菌的运行条件。

酸化过程的底物取决于厌氧降解的条件、底物种类和参与酸化的微生物种群。对于一个稳态的反应器来说，乙酸、二氧化碳、氢气则是酸化反应的主要产物。这些都是产甲烷阶段所需要的底物。

在这个阶段产生两种重要的厌氧反应是否正常的底物就是挥发性脂肪酸（VFA）和氨氮。VFA过高会使废水的PH下降，逐渐影响到产甲烷菌的正常进行，使产气量减小，同时整个反应的自然碱度也会较少，系统平衡PH的能力减弱，整个反应会形成恶性循环，使得整个反应器终失败。氨氮它起到一个平衡的，一方面，它能够中和一部分VFA，使废水PH具更大的缓冲能力，同时又给生物体合成自生生长需要的营养物质，但过高的氨氮会给微生物带来毒性，废水中的氨氮主要是由于蛋白质的分解带来的，的生活污水中含20-50mg/l左右的氨氮，这个范围是厌氧微生物非常理想的范围。

产甲烷阶段

在厌氧反应中，大约70%左右的甲烷由乙酸歧化菌产生，这也是这几个阶段中遵循莫诺方程反应的阶段。

另一类产生甲烷的微生物是由氢气和二氧化碳形成的。在正常条件下，他们大约占30%左右。其中约一般的嗜氢细菌也能利用甲酸产生甲烷。