污泥的厌氧消化是利用厌氧微生物经过水解、酸化、产甲烷等过程，将污泥中的大部分固体有机物水解、液化后并最终分解掉的过程。产甲烷菌最终将污泥有机物中的碳转变成甲烷并从污泥中释放出来，实现污泥的稳定化。

污泥的厌氧消化与高浓度污水的厌氧处理有所不同。污水中的有机物主要以溶解状态存在，而污泥中的有机物则主要以固体状态存在。按操作温度不同，污泥厌氧消化分为中温消化（30一37℃）和高温消化（45一55℃）两种。由于高温消化的能耗较高，一般大型污水处理场不会采用，因此常见的污泥厌氧消化实际采用中温消化的较多。