Nguyên lý của quá trình xử lý chất thải chăn nuôi bằng biogas là quá trình phân hủy kỵ khắ các hợp chất hữu cơ và vô cơ phân tử. Quá trình phân giải kỵ khắ có thể ựược chia thành các giai ựoạn:
- Thủy phân polymer: thủy phân các protein, polysaccharide, chất béo... - Lên men các amino acid và ựường.
- Phân hủy kỵ khắ các acid béo mạch dài và rượu (alcohol). - Phân hủy kỵ khắ các acid béo dễ bay hơi (ngoại trừ acetic). - Hình thành khắ methane từ acetic.
- Hình thành khắ methane từ hydrogen và CO2.
Các quá trình này có thể gộp thành 4 giai ựoạn, xảy ra ựồng thời trong quá trình phân hủy kỵ khắ chất hữu cơ.
* Giai ựoan 1 (thủy phân):
Trong giai ựoạn này, dưới tác dụng của enzyme do vi khuẩn tiết ra, các phức chất và các chất không tan (polysaccharide, protein, lipid) chuyển hóa
thành các phức ựơn giản hơn hoặc chất hòa tan (ựường, các amino acid, acid béo). Quá trình này xảy ra chậm. Tốc ựộ thủy phân phụ thuộc vào nhiều yếu tố như pH, kắch thước hạt và ựặc tắnh dễ phân hủy của cơ chất, trong ựó chất béo thủy phân rất chậm.
* Giai ựoan 2 (acid hóa):
Trong giai ựoạn này, vi khuẩn lên men chuyển hóa các chất hòa tan thành chất ựơn giản như acid béo dễ bay hơi, alcohol, lactic, methanol, CO2, H2, NH3, H2S và sinh khối mới. Sự hình thành các acid có thể làm pH giảm mạnh.
* Giai ựoan 3 (acetic hoá - acetogenesis):
Vi khuẩn acetic chuyển hóa các sản phẩm của giai ựoạn acid hóa thành acetate, H2, CO2 và sinh khối mới.
* Giai ựoan 4 (methane hóa - methanogenesis):
đây là giai ựoạn cuối của quá trình phân huỷ kỵ khắ. Acid Acetic, H2, CO2, acid formic và methanol chuyển hóa thành methane, CO2 và sinh khối mới. Trong 3 giai ựoạn trước (thuỷ phân, acid hóa và acetic hóa), COD hầu như không giảm, COD chỉ giảm trong giai ựoạn methane.
Các VSV tham gia trong các giai ựoạn của quá trình phân giải kỵ khắ thuộc nhóm biến dưỡng cellulose hầu hết các vi khuẩn này có các enzyme cellulase chúng tập trung vào các nhóm. Clostridium, Plectridium, Caduceus, Endosponus, Terminosponus.