厌氧生物处理是依赖厌氧菌和兼性菌的生化代谢作用对有机物进行降解的处理方法。用作生物处理的厌氧菌需有数种菌种接替完成，整个生化过程分为两个阶段：酸性发酵阶段和碱性发酵阶段（图1）。那么，这个过程是如何从能量流的角度分析的呢？

                                               图1. 厌氧菌的生化过程

有机污染物在污水中的分子量相对较大，能量也相对较高。能流进化论认为，自然界不仅需要能量分布的相对均衡，还需要以当前环境中最高效的途径实现能量分布的相对均衡。在厌氧条件下，产酸细菌可以将有机污染物转化为分子量相对较小，能量相对较低的有机酸（如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸等），即产酸细菌可以充当有机污染物能量释放和传递的能量传递介体。相对于自发衰变释放能量，产酸细菌让有机物释放能量的效率无疑更高，因而符合自然界的需求，也就有出现的可能。

根据能流进化论，一条能流的畅通，不仅需要能量供体和能量传递介体，还需要能量受体，即用于接收细胞代谢产生的在电子传递链上传递的电子的氧化物。那么，这个氧化物是什么呢？研究发现，如果污水中含有铁质（含有三价铁），就会有黑色的硫酸亚铁出现。这一结果，不但表明铁离子可以作为厌氧微生物的能量受体，也表明氧化物与厌氧微生物行使其自然价值（功能）有关。现在已经证明，Fe(III)、Co(III)、U(VI)、Tc(VII)、延胡索酸、腐殖质等均可作为厌氧微生物的能量受体（Lovley and Phillips, 1988; Lovley, 1991; Lovley et al., 1993; Caccavo et al., 1994; Cervantes et al., 2003; Voordeckers et al., 2010）。

在污水生物处理第一阶段的能流可记为“有机污染物（能量供体）→产酸细菌（能量传递介体）→氧化物（能量受体）”。初期，有机污染物和可作为能量受体的氧化物的浓度相对比较高，因而对产酸细菌能量传递能力的需求较高。微生物提升能量传递能力的途径主要有两种：一是提高单个个体的代谢能力；二是增加种群数量，对于产酸细菌也是如此，其在两方面均有所体现。

除了介导能量供体中能量的释放和传递之外，微生物还需要从中获取能量以保障能量传递能力的维持和延续。随着反应的进行，产酸细菌的能量传递能力在达到一定值后开始下降，这是因为：1）随着有机污染物浓度的降低，其对产酸细菌的能量传递能力的需求也随之降低，能流也随之变小，当产酸细菌难以从所介导的能流中获取足够的能量时，其整体的能量传递能力便开始下降；2）随着有机酸的产生，污水的pH值降低，环境的改变也会影响产酸细菌的能量传递能力。

有机酸的产生，同时意味着新的能量供体的出现，介导其能量传递的产甲烷细菌登上舞台，新的能流也随之形成，即“有机酸（能量供体）→产甲烷细菌（能量传递介体）→氧化物（能量受体）”。随着有机酸的分解，pH值回升，产甲烷细菌的能量传递能力在达到一定值后逐渐降低……

从能流的角度分析厌氧处理的生化过程时，衍生出了几个问题，有待验证：

1）在初始阶段有NH₃和H₂S生成，是否意味着污水中的一些含有高价态N和S的物质也可以作为一些微生物的能量受体呢？

2）产酸细菌产酸的目的是否和酿酒酵母酿酒的目的相似？酿酒酵母在无氧的环境中会进行无氧呼吸，即糖酵解途径产生的丙酮酸被转化为乙醇和NAD⁺，其中NAD⁺用于接收糖酵解途径产生的电子以维持糖酵解途径的运行，乙醇则用于降低自身能量传递能力，随着乙醇产量的增加，酵母的活性也越来越低。那么，有机酸是否也是产甲烷细菌因能量受体缺乏而开启一条新的代谢通路的产物呢？该通路的产物也像酵母的无氧呼吸一样，一方面产生用于接收自身代谢产生的电子的氧化物（如NAD⁺），以暂时维持生命；一方面通过产生有机酸来降低自身能量传递能力的呢？