對厭氧生物處理的基本原理的研究先后經(jīng)歷了兩階段理論、三階段理論和四階段理論。目前為止，三階段理論和四階段理論是對厭氧生物處理過(guò)程較全面較準確的描述。厭氧生物處理過(guò)程機理十分復雜，對其更詳細的描述有待進(jìn)一步的科學(xué)研究。^q#0世紀30～60年代，人們普遍認為厭氧生物處理的原理為兩階段理論，即第一階段是發(fā)酵階段，也稱(chēng)產(chǎn)酸階段或酸性發(fā)酵階段，發(fā)酵細菌以廢水中的有機物為底物，發(fā)生水解和酸化反應，將有機物降解為以脂肪酸、醇類(lèi)、二氧化碳和氫氣等為主的產(chǎn)物。第二階段是產(chǎn)甲烷階段，也稱(chēng)堿性發(fā)酵階段，產(chǎn)甲烷菌利用第一階段的產(chǎn)物脂肪酸、醇類(lèi)、二氧化碳和氫氣等為底物，終將其轉化為甲烷和二氧化碳。

隨著(zhù)研究的不斷深人，科學(xué)家在20世紀70年代又提出了三階段理論，即整個(gè)厭氧消化過(guò)程可以分為水解、發(fā)酵階段，產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段三個(gè)階段。有機底物首先通過(guò)發(fā)酵細菌的作用生成乙酸、丙酸、丁酸和乳酸等，接著(zhù)在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的降解作用下，轉化為乙酸和氫氣或二氧化碳，然后再被產(chǎn)甲烷菌利用，終轉化為甲烷和二氧化碳。其中產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌之間存在著(zhù)互利共生的關(guān)系。

幾乎與三階段理論的提出同時(shí)，科學(xué)家提出了四菌群學(xué)說(shuō)即四階段理論，與三階段理論相比，該理論增加了同型（耗氫）產(chǎn)乙酸菌群，該菌群的代謝特點(diǎn)是能將氫氣、二氧化碳合成乙酸。但是研究結果表明，這一部分乙酸的量較少，一般可忽略不計。