厌氧消化的工艺流程

许多微生物会影响厌氧消化，包括形成乙酸的细菌（产乙酸菌）和形成甲烷的古细菌（产甲烷菌）。这些生物促进了将生物质转化为沼气的许多化学过程。

通过物理密闭将气态氧排除在反应之外。厌氧菌利用来自氧气以外来源的电子受体。这些受体可以是有机材料本身，也可以由无机氧化物从输入材料内部提供。当厌氧系统中的氧气源来自有机材料本身时，“中间”产物主要是醇，醛和有机酸，再加上二氧化碳。在存在专门的产甲烷菌的情况下，中间体会转化为甲烷，二氧化碳和痕量硫化氢的产物。在厌氧系统中，原料中所含的大部分化学能由产甲烷菌以甲烷的形式释放。

厌氧微生物群体通常需要大量时间才能使其完全有效。因此，通常的做法是从具有现有种群的材料中引入厌氧微生物，该过程称为“播种”消化池，通常通过添加污水污泥或牛粪便来完成。

工艺流程

厌氧消化的四个关键阶段涉及水解，产酸，产乙酸和产甲烷。整个过程可以通过化学反应来描述，其中有机物质（例如葡萄糖）被厌氧微生物生化消化为二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）。

C6H12O6→3CO2 + 3CH4

水解

在大多数情况下，生物质由大型有机聚合物组成。为了使厌氧消化池中的细菌获得材料的能量，必须先将这些链分解成较小的组成部分。这些组成部分或单体（例如糖）很容易为其他细菌所用。断开这些链并将较小的分子溶解到溶液中的过程称为水解。因此，这些高分子量聚合物组分的水解是厌氧消化的必要的步骤。通过水解，复杂的有机分子被分解为单糖，氨基酸和脂肪酸。

产甲烷菌可以直接利用一阶段产生的醋酸和氢气。其他分子，如链长大于醋酸盐的挥发性脂肪酸（VFA），必须先分解为可被产甲烷菌直接利用的化合物。

产酸

产酸的生物过程导致产酸（发酵）细菌进一步分解剩余的成分。在这里，VFA与氨、二氧化碳、硫化氢以及其他副产品一起产生。产酸过程与牛奶变酸的过程相似。

乙酸化

厌氧消化的三阶段是产乙酰。在这里，通过产酸阶段产生的简单分子被丙酮进一步消化，产生大量醋酸，以及二氧化碳和氢气。

产甲烷

厌氧消化的末期是产甲烷的生物过程。在这里，产甲烷菌利用前一阶段的中间产物，将它们转化为甲烷、二氧化碳和水。这些成分构成了系统排放的大部分沼气。产甲烷反应对高和低pH都敏感，发生在ph6.5到ph8之间。微生物不能使用的剩余的不可消化的物质和任何死亡的细菌残留物构成了消化物。