大多数大型污水处理厂使用两阶段消化系统，其中有机物被细菌厌氧代谢（在无氧条件下）。在一开始的阶段，将淤泥浓缩至干固形物（DS）的含量约为5％，然后在密闭罐中加热并混合几天。形成酸的细菌水解蛋白质和脂质等大分子，将它们分解为较小的水溶性分子，然后将这些较小的分子发酵为各种脂肪酸。

    然后，污泥流入第二个池子，在那里溶解的物质被其他细菌转化为沼气，即二氧化碳和甲烷的混合物。甲烷是可燃的，用作加热一个消化池以及为工厂发电的燃料。

    厌氧消化对温度，酸度和其他因素非常敏感。它需要仔细的监视和控制。在某些情况下，污泥在一开始的消化阶段时会接种额外的水解酶，以补充细菌的作用。已经发现，这种酶处理可以消灭污泥中更多的有害病原体，并且还可以在消化的第二阶段中产生更多的沼气。