對厭氧生物處理的基本原理的研究先后經歷了兩階段理論、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程較全面較準確的描述。厭氧生物處理過程機理十分復雜，對其更詳細的描述有待進一步的科學研究。^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，也稱產酸階段或酸性發(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、二氧化碳和氫氣等為主的產物。第二階段是產甲烷階段，也稱堿性發(fā)酵階段，產甲烷菌利用第一階段的產物脂肪酸、醇類、二氧化碳和氫氣等為底物，終將其轉化為甲烷和二氧化碳。
隨著研究的不斷深人，科學家在20世紀70年代又提出了三階段理論，即整個厭氧消化過程可以分為水解、發(fā)酵階段，產氫產乙酸階段和產甲烷階段三個階段。有機底物首先通過發(fā)酵細菌的作用生成乙酸、丙酸、丁酸和乳酸等，接著在產氫產乙酸菌的降解作用下，轉化為乙酸和氫氣或二氧化碳，然后再被產甲烷菌利用，終轉化為甲烷和二氧化碳。其中產氫產乙酸菌和產甲烷菌之間存在著互利共生的關系。
幾乎與三階段理論的提出同時，科學家提出了四菌群學說即四階段理論，與三階段理論相比，該理論增加了同型（耗氫）產乙酸菌群，該菌群的代謝特點是能將氫氣、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。
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