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厌氧发酵罐是指有机物质(人、畜禽粪便、秸秆、污泥和垃圾等)的发酵过程。)在一定的水分、温度和厌氧条件下被各种微生物分解代谢，形成甲烷、二氧化碳-沼气等可燃混合气体。
厌氧发酵罐无论其规模大小，都包括如下工艺流程：原料（废水）的收集、预处理、消化器（沼气池）、出料的后处理和沼气的净化与储存等部分。
（一）厌氧发酵罐原料收集
在畜禽场或工厂设计时就应当据当地条件合理安排废物的收集方式和集中地点，以便就近进行沼气发酵处理。收集到原料一般要进入调节池储存，因为原料收集时间往往比较集中，而消化器的进料常需在一天均匀分配。所以调节池的大小一般要能储存24小时废物量。在温暖季节，调节池常可兼有酸化作用，这对提高原料可消化性和加速厌氧消化都有好处。若调节池内原料滞留期过长，会因耗氧呼吸作用或沼气发酵的进行而损失沼气产量
（二）厌氧发酵罐原料预处理
原料常混杂有生产作业中的各种杂物，为便于用泵输送及防止发酵过程中出现故障，或为了减少原料中的悬浮固体含量，有的在进入消化器前要进行升温或降温等，因而要对原料进行预处理。在预处理时，牛和猪粪中的长草、鸡粪中的鸡毛都应去除，否则极易引起管道堵塞。
（三）厌氧发酵罐厌氧消化器
厌氧消化器是大中型沼气工程的核心设备，微生物的繁殖、有机物的分解转化、沼气的生成都是在消化器里进行的，因此，消化器的结构和运行情况是一个沼气工程设计的重点。首先要根据发酵原料或处理污水的性质以及发酵条件选择适宜的工艺类型和消化器结构。
目前，应用较多的工艺类型及消化器的结构有常规型消化器，如在农村大量使用的家用水压水式沼气池和酒厂使用的隧道式沼气池；第二类为污泥滞留型消化器，使用较多的有使用于处理可溶性废水的UASB及使用于处理高悬浮固体的USR，另外，内循环厌氧消化器（IC）是目前效率较高的工艺类型，主要用于处理中低浓度、SS含量低、pH偏中性的污水。第三类为附着膜型消化器，目前使用的主要是填料过滤器，使用于可溶性有机废水处理，有启动快、运行容易的优点。
（四）厌氧发酵罐出料的后处理
出料后处理的方式多种多样，采用能源生态模式，比较简便的方法是直接用做肥料施入农田或鱼塘，但施用有季节性，不能保证连续的后处理，应设置适当大小的贮液池，以调节产肥与用肥的矛盾。如采用能源环保模式，则是将出料进行沉淀后再将沉渣进行固液分离，固体残渣用做肥料或配合适量花费做成适用于各种作物或花果的复合肥料，很受市场欢迎，并有较好经济效益。清液部分可经爆气池、氧化塘、人工湿地处理设备进行深度处理，经处理后的出水，可用于灌溉或达标后排入水体、但花费较大。
（五）沼气的净化、储存和输配
沼气发酵时会有水分蒸发进入沼气，由于微生物对蛋白质的分解或硫酸盐的还原作用也会有一定量H2S气体生成并进入沼气。水的冷凝会造成管路堵塞，有时气体流量计中也充满了水。H2S是一种腐蚀性很强的气体，它可引起管道及仪表的快速腐蚀。H2S本身及燃烧时生成的SO2、H2SO3、H2SO 4，对人都有毒害作用。故用来进行集中供气的工程必须设法脱出沼气中的水和H2S。脱水通常采用脱水装置进行。沼气中的H2S含量在1～12g/m3之间，蛋白质或硫酸盐含量高的原料，发酵时沼气中的H2S含量就较高。H2S的脱除通常采用脱硫塔，内装脱硫剂进行脱硫。因脱硫剂使用一定时间后需要再生或更换，所以脱硫塔至少要有两个轮流使用。
沼气的输配是指将沼气输送分配至各用户（点），输送距离可达数千米。输送管道通常采用金属管，近年来工程也采用高压聚乙烯塑料管、PE管、PPR管等作为输气干管。用塑料管输气避免了金属管的易锈蚀等问题。气体输送所需的压力通常依靠沼气产生池或储气柜所提供的压力即可满足，远距离输送可采用增压措施。
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