本发明涉及一种利用分离长链脂肪酸强化餐厨垃圾两相厌氧消化的方法，该方法主要包括以下步骤：(1)餐厨垃圾水解产酸；(2)固酸/液酸分离；(3)可溶性长链脂肪酸分离；(4)长链脂肪酸热水解处理；(5)厌氧产甲烷。本发明提出了强化餐厨垃圾两相厌氧消化的新思路，通过分离出长链脂肪酸而防止其在厌氧消化中的累积，避免因长链脂肪酸过量而造成的物质传递障碍、产甲烷菌受抑制等问题。本发明方法在提高餐厨垃圾两相厌氧消化系统稳定性的同时也促进了回流长链脂肪酸的进一步厌氧降解。