沼氣發酵又稱為厭氧消化、厭氧發酵和甲烷發酵，是指作物秸稈、雜草、糞便、垃圾、污泥、工業有機廢水等有機物料在一定的水分、溫度和嚴格的厭氧環境條件下，被厭氧微生物分解代謝，zui終形成甲烷和二氧化碳等混合可燃性氣體（沼氣）的復雜生物化學過程。由于這種氣體zui初是在沼澤、湖泊、池塘中發現的，所以人們叫它沼氣。沼氣發酵過程廣泛存在于自然界的許多地方，如水溝、水塘和儲糞池中，我們在這些場所會經常看到有氣泡冒出，氣溫越高，氣泡就越多，這些氣泡就是沼氣。
近年來，沼氣發酵以沼氣工程的形式已在我國農村地區大范圍地工程化應用，主要用于畜禽養殖、農家樂餐飲、農產品加工等廢棄物處理，對改善農村環境、廢棄物資源化利用有著重要意義。一般情況下，農村沼氣工程采用的技術模式，實現農村地區有機廢料處理和綜合利用：富含有機質的餐廚垃圾、作物秸稈、人畜糞便、高濃度養殖廢水等被厭氧微生物在無氧環境下代謝分解，產生的沼氣用作染料，沼液、沼渣作為廢料施用于水田或旱作作物。
農村生活污水中有機物可以被厭氧微生物在沒有氧的條件下，分解產生沼氣。然而，在實際工程應用中，農村生活污水很少單獨用于產沼氣。根據理論推算，產沼氣的生物系統中每降低1千克COD可產生0.35立方米沼氣。以農村5口之家為例，農戶生活污水日產生量為500升，污水COD濃度取500毫克/升，厭氧發酵（沼氣發酵）技術去除70%COD將產生0.0613立方米沼氣，遠低于農戶1.5立方米沼氣需求（每人每天生活所需實際耗氣量約0.2立方米，不會超過0.3立方米）。因此，生活污水COD濃度偏低即有機物含量少，生活污水不適合單獨用于厭氧發酵產沼氣。然而，生活污水可以與人畜糞便、廚房垃圾、秸稈等有機物料混合后產沼氣。
