厌氧消化是在没有氧气的情况下进行的细菌过程。该方法可以是嗜热消化，其中污泥在55℃的温度下在罐中发酵或在约36℃的温度下在中温下发酵。虽然允许较短的保留时间，因此较小的罐，但就加热污泥的能量消耗而言，嗜热消化更昂贵。

厌氧消化产生具有高比例甲烷的沼气，其可用于加热罐和运行发动机或微型涡轮机以用于其他现场过程。在大型处理厂中，可以以这种方式产生足够的能量以产生比机器所需的更多的电力。甲烷的产生是厌氧过程的关键优势。其主要缺点是该过程需要很长时间（最多30天）和高资本成本。

在实验室条件下，可以使用天然存在的电化学活性细菌从有机污泥中直接产生有用量的电。潜在地，该技术可以导致生态上积极的发电形式，但是为了有效，这样的微生物燃料电池必须最大化流出物和细菌涂覆的阳极表面之间的接触面积，这可能严重妨碍整个过程。

好氧消化是在氧气存在下发生的细菌过程。在有氧条件下，细菌迅速消耗有机物并将其转化为二氧化碳。一旦缺乏有机物质，细菌就会死亡并被其他细菌用作食物。该过程的这个阶段称为内源性呼吸。在该阶段中发生固体减少。因为好氧消化比厌氧消化快得多，所以有氧消化的资本成本较低。然而，由于向该过程添加氧气所需的通气的能量成本，因此对于需氧消化而言，操作成本特征性地大得多。