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水解在化學上指的是化合物與水進行的一類反應的總稱。在工業污水處理中，水解指的是有機底物進入細胞之前，在胞外進行的生物化學反應。工業污水處理水解是復雜的非溶解性的聚合物被轉化為簡單的溶解性單體或二聚體的過程。

高分子有機物因相對分子量巨大，不能透過細胞膜，因此不可能為細菌直接利用。他們首先在細菌胞外酶的水解作用下轉變為小分子物質。

這一階段最為典型的特征是生物反應的場所發生在細胞外，微生物通過釋放胞外自由酶或連接在細胞外壁上的固定酶完成生物催化氧化反應（主要包括大分子物質的斷鏈和水溶）。

酸化則是一類典型的發酵過程，即產酸發酵過程。酸化是有機底物即作為電子受體也是電子供體的生物降解過程。在酸化過程中溶解性有機物被轉化以揮發酸為主的末端產物。

在工業污水處理厭氧條件下的混合微生物系統中，即使嚴格地控制條件，水解和酸化也無法截然分開，這是因為水解菌實際上是一種具有水解能力的發酵細菌，水解是耗能過程，發酵細菌付出能量進行水解是為了取得能進行發酵的水溶性底物，并通過胞內的生化反應取得能源，同時排出代謝產物(厭氧條件下主要為各種有機酸)。如果工業污水處理中同時存在不溶性和溶解性有機物時，水解和酸化更是不可分割地同時進行。如果酸化使pH值下降太多時，則不利于水解的進行。·

厭氧發酵產生沼氣過程可分為水解階段、酸化階段、乙酸化階段和甲烷階段等四個階段。水解酸化工藝就是將工業污水處理厭氧處理控制在反應時間較短的第一和第二階段，即將不溶性有機物水解為可溶性有機物，將難生物降解的大分子物質轉化為易生物降解的小分子有機物質的過程。