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厭氧消化（英語：anaerobic digestion）是微生物在缺乏氧氣的環境中，進行生物降解的一系列過程。[1]它可用於處理工業或生活廢物，並生產燃料。很多用於工業生產的食品和飲料產品的發酵，以及家庭發酵，採用厭氧消化。
 | 此條目翻譯品質不佳。 (2023年6月25日) |
厭氧消化天然存在一些土壤中和存在湖泊和海洋盆地的沉積物中，它通常被稱為「無氧活動」[2][3]。這是1776年由伏打發現的沼氣甲烷的來源[4][5]。
厭氧消化用於可生物降解的廢物和污水，[6]作為一個綜合廢物管理系統的一部分，減少垃圾和減少排放氣體到大氣中。一般農作物也可以被送入厭氧沼氣池，產生能量。[7]
厭氧消化被廣泛用作可再生能源的來源，微生物產生的沼氣、甲烷、二氧化碳和其他污染物。這沼氣可直接用於燃料，熱電聯產和電力燃氣發動機，或提煉成天然氣。它可產生出沼氣作為燃料取代化石燃料，也可產生營養豐富的沼渣可以用作肥料。
厭氧菌在新陳代謝過程中，因所產生之能量較低，故細菌之生長緩慢，生產時間（generation time）較長，以葡萄糖之分解為例，好氧性分解每摩爾之葡萄糖可獲得六百八十六卡能量，而厭氧分解僅可得五十二卡，故要獲得相等之能量，厭氧性細菌細胞消化之物質，當為好氧性細菌者之十倍以上，此即為高濃度之有機廢水或污泥常利用厭氧消化法處理之原因所在，且因此厭氧消化所需之營養劑如氮、磷等均較少，而消化後之污泥也相對減少。
許多微生物會影響厭氧消化，包括乙酸形成細菌（產乙酸菌）和甲烷形成古菌（產甲烷菌）。這些微生物促進生物質轉化成沼氣的一些化學過程[8]。
厭氧消化的四個關鍵階段包括水解，產酸作用，產乙酸作用和甲烷生成[9]。
整個過程可以通過化學反應來被描述，其中有機材料例如葡萄糖被厭氧微生物生物化學的消化成二氧化碳（CO2）和甲烷 （CH4）。
C6H12O6 → 3CO2 + 3CH4
厭氧消化是特別適合於有機材料，並且通常用於工業污水，廢水和污水污泥的處理[10]。厭氧消化這一個簡單的過程，可以大大減少可能註定傾倒在海上[11]，傾倒在垃圾填埋場，或焚燒爐的垃圾焚燒[12]的有機物數量。
在例如瑞士，德國，和瑞典這些國家，在沼氣中的甲烷可被壓縮而被用作車輛運輸的燃料，或直接輸入到氣體主幹線管道[20]。在駕駛員使用厭氧消化是因為可再生電力補貼的國家，這種處理路徑的可能性較小，因為在該處理階段需要能量，從而減少了可銷售的整體水平[21]。
沼渣是消化器中微生物不能使用的原始輸入材料的固體殘餘。它還包括在沼氣池中死細菌的礦化遺體。沼渣可以有三種形式：纖維，液體，或這兩部分的污泥為基礎的組合。在兩級消化系統，不同形式的沼渣來自不同的消化池。在單級消化系統，這兩個級分將被合併，如果需要的話，通過進一步的處理分離[22][23]。
厭氧消化系統最後的輸出是水，其起源既有從被處理過的原始廢物的水分含量，還有是從在消化系統的微生物反應產生的水分。這種水可以是在沼渣的脫水處理被釋放出來的，或者可以是在沼渣隱含分離出來的。
厭氧消化設施排出的廢水將通常具有升高的生化需氧量（BOD）和化學需氧量（COD）水平。流出物的反應活性的這些測量指示污染的能力。一些這種材料被稱為「硬化學需氧量」，這意味著它不能被厭氧菌獲取以轉換成沼氣。如果污水被直接放入水道，它會造成通過引起水體富營養化的負面影響。因此，通常需要進一步處理廢水。這種處理通常是一個氧化階段，其中空氣通過水在順序批量式反應器或反滲透單元[24][25][26]。
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