四阶段的发酵理论：

①第一阶段：是水解和发酵性细菌群将复杂有机物如：纤维素、淀粉等水解为单糖后，在酵解为丙酮酸；将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸和氨；脂类水解为各种低级脂肪酸和醇。

②第二阶段：是产氢和产乙酸细菌群把第一阶段的产物进一步分解为乙酸和氢气。

③第三阶段：第三阶段的微生物是两组生理不同的专性厌氧的产甲烷菌群。一组是将氢气和二氧化碳合成甲烷或一氧化碳和氢气合成甲烷；另一组是将乙酸脱羧生成甲烷和二氧化碳，或利用甲酸、甲醇、及甲基胺裂解为甲烷。

④第四阶段：为同型产乙酸阶段，是同型产乙酸细菌将H₂和CO₂转化为乙酸的过程。

产甲烷菌产生甲烷的机制：

① 由酸和醇的甲基形成甲烷。

CH₃COOH→CH₄+CO₂

4CH₃OH→3CH₄+CO₂+2H₂O

②由醇的氧化使二氧化碳还原形成甲烷及有机酸。

2CH₃CH₂OH+CO₂→CH₄+2CH₃COOH

2C₃H₇CH₂OH+CO₂→CH₄+2C₃H₇COOH

③脂肪酸有时用水作还原剂或供氢体产生甲烷。

2C₃H₇COOH+CO₂+2H₂O→CH₄+4CH₃COOH

④利用氢使二氧化碳还原形成甲烷。

4H₂+CO₂→CH₄+2H₂O

⑤在氢和水存在时，巴氏甲烷八叠球菌与甲酸甲烷杆菌能将一氧化碳还原形成甲烷。

3H₂+CO→CH₄+H₂O

2H₂O+4CO→CH₄+3CO₂