污泥厭氧消化是一種污水處理技術，它涉及在無氧條件下，通過兼性菌和厭氧細菌的作用，將污泥中的可生物降解的有機物分解爲甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）、水和硫化氫（H2S）。這個過程可以去除廢物中30%～50%的有機物，並使污泥穩定化，從而減少體積和重量。厭氧消化是污泥減量化和穩定化的常用手段之一，也是大型污水廠中較爲經濟的污泥處理方法。
在厭氧消化過程中，微生物通過水解、酸化、產甲烷等階段，將污泥中的固體有機物水解和液化，最終分解掉。產甲烷菌在這個過程中將污泥有機物中的碳轉變成甲烷，從而實現污泥的穩定化。
厭氧消化是一箇複雜的生物處理過程，涉及的微生物種羣衆多。根據國際上的理論，這個過程可以分爲兩階段、三階段和四階段理論。其中，兩階段理論將過程分爲產酸階段和產甲烷階段。在產酸階段，有機物在產酸細菌的作用下分解成脂肪酸及其他產物；而在產甲烷階段，脂肪酸在專性厭氧菌——產甲烷菌的作用下轉化爲甲烷和二氧化碳。