مرحله دوم: تخمیر متانی یا تخمیر قلیایی
این مرحله با فعالیت گروه دیگری از باکتری‌های بی‌هوازی که بنام باکتری‌های بی‌هوازی متانی نامیده می‌شوند در سپتیک تانک یا انباره آغاز می‌شود. در این مرحله ، لجن حالتی خنثی تا کمی قلیایی با درجه اسیدی ۷ تا ۵/۷ بخود می‌گیرد و این محیطی است که باکتری‌های تولید کننده ی گاز متان به خوبی در آن زندگی می‌کنند. در مرحله دوم هضم لجن بجز ترکیب‌های آلی کربن دار ترکیب‌های آلی ازت دار نیز تجزیه می‌شوند و مقدار زیادی گاز متان (CH4) ، گاز کربنیک (CO¬۲¬) و کمی گاز ازت (N2) تولید می‌گردد. مقدار کل گازی که از تجزیه‌های نامبرده به‌دست می‌آید بستگی به درجه گرمای لجن دارد.
نسبت گاز متان به‌دست آمده از هضم لجن فاضلاب شهری ۶۵ تا ۷۰ درصد و گازکربنیک ۳۰ تا ۳۵ درصد کل گاز تولید‌شده می‌باشد همراه گازهای تولید‌شده در مخزن‌های هضم لجن ( سپتیک تانک یا انباره )درصد کمی نیز گاز هیدروژن سولفوره H2S تولید می‌گردد.
باکتری‌های بی‌هوازی که در فرآیند هضم لجن در داخل سپتیک تانک یا انباره فعالیت دارند از نقطه نظر گرمای مناسب جهت زندگی آن‌ها به دو گروه تقسیم می‌شوند. باکتری‌های گرما دوست که درجه گرمای ۴۰ تا ۶۰ درجه برای زندگی آن‌ها مناسب است و باکتری‌های معمولی که در گرمای ۲۰ تا ۴۰ درجه بهتر زندگی می‌کنند.
در تکنیک هضم لجن کوشش می‌شود که مرحله اسیدی زودگذر باشد و فرآیند هضم لجن بیشتر به صورت متانی و در حالت قلیایی انجام گیرد. برای این کار باید به لجن خام وارد شده به سپتیک تانک یا انباره ، مقداری لجن هضم شده اضافه نمود. باکتری‌های متانی خیلی در برابر تغییر ناگهانی درجه گرما حساسند. در صورت کاهش ناگهانی گرمای منبع هضم لجن (سپتیک تانک یا انباره یا ایمهاف تانک) ، احتمال برگشت حالت متانی به حالت اسیدی و کاهش مقدار گاز تولیدی زیاد است.همچنین وجود مواد سمی ناشی از نمک‌های برخی فلزها،تمرکز آمونیاک و یا منیزیم در لجن نیز ممکن است موجب برگشت به حالت اسیدی شود.
لجنی که مرحله هضم متانی آن انجام شده باشد دارای رنگ قهوه‌ای مایل به سیاه می‌باشد.