厌氧反应过程是对复杂物质（指高分子有机物以悬浮物和胶体形式存在于水中）生物降解的复杂的生态系统。其反应过程可分为四个阶段：
1水解阶段——被细菌胞外酶分解成小分子。例如：纤维素被纤维酶水解为纤维二糖和葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦牙糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白酶水解为短肽和氨基酸等，这些小分子的水解产物能被溶解于水，并透过细胞为细胞所利用。
2发酵阶段——小分子的化合物在发酵菌（即酸化菌）的细胞内转化为更为简单的化合物，并分泌到细胞外。这一阶段主要产物为挥发性脂肪酸（VFA）醇类、乳酸、CO2、氢、氨、硫化氢等。
3产酸阶段——上一阶段产物被进一步转化为乙酸、氢、碳酸以及新的细胞物质。
4产甲烷阶段——在这一阶段乙酸、氢、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新细胞物质。

厌氧反应器类型：

• 普通厌氧反应池

• 厌氧接触工艺

• 升流厌氧污泥库(UASB)反应器

• 内循环厌氧反应器（IC）

• 厌氧颗粒污泥膨胀库(EGSR)

• 厌氧滤料(AF)

• 厌氧流化库反应器

• 厌氧折流反应器(ABR)

• 厌氧生物转盘

• 厌氧混台反应器等.