水解是復(fù)雜的非溶性的聚合物轉(zhuǎn)化成簡單的溶解性的單體或二聚體的過程。高分子有機(jī)物分子量巨大，無法透過細(xì)胞膜，它們需要在細(xì)胞外酶的水解作用下轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿又?，才能被?xì)菌直接利用。例如纖維素在纖維素酶的水解作用下生成纖維二糖和葡萄糖，蛋白質(zhì)在蛋白酶的作用下生成短肽和氨基酸，淀粉在淀粉酶的作用下生成麥芽糖和葡萄糖等。這些有機(jī)物小分子的水解產(chǎn)物能夠溶解于水，并能夠在透過細(xì)胞膜之后被細(xì)菌直接利用。當(dāng)有機(jī)污染物 進(jìn)入 水體環(huán)境時，首先發(fā)生的重要反應(yīng)就是水解，其反應(yīng)過程往往較緩慢，因此這個階段被認(rèn)為是含高分子有機(jī)物或懸浮物廢液厭氧降解的限速階段。

  水解反應(yīng)發(fā)生后，有機(jī)物本身的許多性質(zhì)都會改變，如極性、溶解度等。而水解速度的快慢、水解程度的大小會受很多因素的影響，如水解溫度、pH值、有機(jī)質(zhì)成分(如木素、蛋白質(zhì)與脂肪的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、碳水化合物等 )、有機(jī)質(zhì)顆粒的大小、氨的濃度、停留時間及水解產(chǎn)物的濃度等。此外，厭氧微生物還可利用胞外酶進(jìn)行催化水解反應(yīng)，而決定水解反應(yīng)能否進(jìn)行的關(guān)鍵就在于胞外酶能否與反應(yīng)的底物直接接觸。而對于來自植物中的物料，纖維素和半纖維素被木素包裹的程度決定著生物降解性的大小。原因在于，纖維素和半纖維素是在生物降解性能的，而木素卻沒有此性能，當(dāng)纖維素和半纖維素被木素包裹時，酶與纖維素和半纖維素?zé)o法接觸，也就不能充分發(fā)揮它們的降解性能，致使降解緩慢。

  通常水解反應(yīng)過程可用以下反應(yīng)式表示：

      R-X+H2O->R-OH+X-+H+

  上式中R為有機(jī)物分子的主體碳鏈，而X則表示分子中的極性基團(tuán)。水解反應(yīng)用動力學(xué)方程表示:

      dC/dt=kC

  式中，C為可降解的非溶解性底物濃度，g/L;k為水解常數(shù)，d-1。

  此式也是水解速度的表示方程。而水解常數(shù)與影響水解速度的因素的關(guān)系復(fù)雜，還有許多未曾知道的東西存在，因而無法將它們的關(guān)系直接表示，只能知道某種有機(jī)物在特定條件下的反應(yīng)速率。Rourke的研究表明在低溫下脂肪是極難水解的，他還證明蛋白質(zhì)的實(shí)際水解常數(shù)非常低。

  另外，對于間歇反應(yīng)器和連續(xù)攪拌槽反應(yīng)器，水解過程有所不同，將上式積分可得:間歇反應(yīng)器:

      C=Coe-kCi

  式中，Co為非溶解性底物的初始濃度，g/L。連續(xù)攪拌槽反應(yīng)器:

      C=Co/(1-kT)

  人們通過連續(xù)攪拌槽反應(yīng)器對活性污泥的厭氧消化進(jìn)行了研究，他們得出蛋白質(zhì)的水解過程在污泥消化過程中為限速階段。微生物是活性污泥的主要構(gòu)成部分，在污泥消化過程中，活性污泥中的細(xì)胞的死亡和自溶比水解過程更快，并在污泥消化中起到重要作用。由此看來，將能使細(xì)胞壁水解的酶類加入反應(yīng)器內(nèi)不但能促進(jìn)消化過程，還可以增加產(chǎn)氣量，這應(yīng)當(dāng)是符合邏輯的結(jié)果。