在无氧条件下，兼性菌和厌氧细菌能够将复杂大分子有机物分解为CH4、CO2、无机营养物质和腐殖质等简单化合物，其过程分为四个阶段。
图1 厌氧消化四阶段理论示意图
第一阶段：水解和发酵性细菌群将复杂有机物（如纤维素、淀粉等）水解为单糖，再酵解为丙酮酸；将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸和氨；脂质水解为各种低级脂肪酸和醇。
第二阶段：产氢和产乙酸细菌群把第一阶段的产物进一步分解为乙酸和H2。
第三阶段：同型产乙酸细菌将H2和CO2转化为乙酸。
第四阶段：专性厌氧产甲烷菌群将H2和CO2或CO合成CH4；将乙酸脱羧生成CH4和CO2，或利用甲酸、甲醇、及甲基胺裂解为CH4。
图1 厌氧消化四阶段理论示意图
第一阶段：水解和发酵性细菌群将复杂有机物（如纤维素、淀粉等）水解为单糖，再酵解为丙酮酸；将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸和氨；脂质水解为各种低级脂肪酸和醇。
第二阶段：产氢和产乙酸细菌群把第一阶段的产物进一步分解为乙酸和H2。
第三阶段：同型产乙酸细菌将H2和CO2转化为乙酸。
第四阶段：专性厌氧产甲烷菌群将H2和CO2或CO合成CH4；将乙酸脱羧生成CH4和CO2，或利用甲酸、甲醇、及甲基胺裂解为CH4。