两阶段厌氧消化过程被认为是由不产甲烷的发酵细菌和产甲烷的发酵细菌共同作用的两阶段过程。第一阶段常被称作酸性发酵阶段，即由发酵细菌把复杂的有机物水解和发酵（酸化）成低分子中间产物，如形成脂肪酸（挥发酸），醇类。CO₂和H₂等；因为在该阶段有大量脂肪酸产生，使发酵液的PH值降低，所以此阶段被称为酸性发酵阶段或产酸阶段。第二阶段常被称为碱性或甲烷发酵阶段，是由产甲烷细菌将第一阶段的一些发酵产物进一步转化为CH₄和CO₂的过程。由于有机酸在第二阶段不断被转化为CH₄和CO₂，同时系统中有NH₄的存在，使发酵液的PH值不断上升，所以此阶段被称为碱性发酵阶段或者产甲烷阶段。