污泥厌氧消化的目的是使污泥得到减量化和稳定化。污泥厌氧消化根据厌氧的微生物（特别是产甲烷细菌）特性及最适温度范围的不同，可分为30～36℃的中温消化和50～55℃的高温消化。根据负荷率的不同可分为低负荷率（0.5～1.6千克VSS/米³•天）和高负荷率（1.6～6.4千克VSS/米³•天）两种。在实际过程中常用的厌氧消化工艺有常规中温厌氧消化、高温厌氧消化、两级厌氧消化和中温/高温两相厌氧消化4种。

中高温厌氧消化。温度维持在35℃±2℃，固体停留时间应大于20天，有机物容积负荷一般为2.0～4.0千克/米³·天，有机物分解率可达到35%～45%。具有产甲烷性能稳定、运行成本低、投资省等优点，但是有机物降解率低，沼气产量低，且病原菌去除率低。

高温厌氧消化。温度控制在55℃±2℃，适合嗜热产甲烷菌生长。一般情况下，有机物分解率可达到35%～45%，停留时间可缩短至10～15天。具有水解速率高、反应速度快、有机物降解彻底、有机负荷高、消化池体积小、病原菌灭活率高等优点，同时也由于其能耗相对更高、投入大、工艺稳定性差、控制困难，使用受到一定限制。

两级厌氧消化。是两个消化池串联工作，第一级采用高效消化池，第二级采用不设搅拌和加热的传统消化池，主要起污泥的沉淀浓缩以及贮存熟污泥的作用，并分离和排出消化液，二者水力停留时间比为1∶2。 两相厌氧消化是根据消化机理，将厌氧消化的产酸阶段和产甲烷阶段完全分开，分别控制有利于进行产酸和产甲烷的条件，并将这两个反应器串联起来，形成两相厌氧消化系统。两相厌氧消化比较容易控制不同阶段的最佳反应条件，酸化反应器承担着对进水负荷的一定缓冲作用，为产甲烷阶段保持一个相对稳定的环境。

中温/高温两相厌氧消化。污泥高温-中温两相厌氧消化的甲烷产率为460～500毫升/克-VS removed，而中温单相厌氧消化的甲烷产率为430～450毫升/克-VS removed。同时，污泥高温-中温两相厌氧消化相对中温单相厌氧消化有更高的有机酸含量和致病性大肠杆菌去除率。污泥高温-中温两相厌氧消化中高温相的停留时间多小于7天，但延长高温相停留时间对沼气产量及消化污泥脱水性能的影响仍不明确。