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厭氧發酵罐是指有機物質(人、畜禽糞便、秸稈、污泥和垃圾等)的發酵過程。)在一定的水分、溫度和厭氧條件下被各種微生物分解代謝，形成甲烷、二氧化碳-沼氣等可燃混合氣體。
厭氧發酵罐無論其規模大小，都包括如下工藝流程：原料（廢水）的收集、預處理、消化器（沼氣池）、出料的后處理和沼氣的凈化與儲存等部分。
（一）厭氧發酵罐原料收集
在畜禽場或工廠設計時就應當據當地條件合理安排廢物的收集方式和集中地點，以便就近進行沼氣發酵處理。收集到原料一般要進入調節池儲存，因為原料收集時間往往比較集中，而消化器的進料常需在一天均勻分配。所以調節池的大小一般要能儲存24小時廢物量。在溫暖季節，調節池常可兼有酸化作用，這對提高原料可消化性和加速厭氧消化都有好處。若調節池內原料滯留期過長，會因耗氧呼吸作用或沼氣發酵的進行而損失沼氣產量
（二）厭氧發酵罐原料預處理
原料常混雜有生產作業中的各種雜物，為便于用泵輸送及防止發酵過程中出現故障，或為了減少原料中的懸浮固體含量，有的在進入消化器前要進行升溫或降溫等，因而要對原料進行預處理。在預處理時，牛和豬糞中的長草、雞糞中的雞毛都應去除，否則極易引起管道堵塞。
（三）厭氧發酵罐厭氧消化器
厭氧消化器是大中型沼氣工程的核心設備，微生物的繁殖、有機物的分解轉化、沼氣的生成都是在消化器里進行的，因此，消化器的結構和運行情況是一個沼氣工程設計的重點。首先要根據發酵原料或處理污水的性質以及發酵條件選擇適宜的工藝類型和消化器結構。
目前，應用較多的工藝類型及消化器的結構有常規型消化器，如在農村大量使用的家用水壓水式沼氣池和酒廠使用的隧道式沼氣池；第二類為污泥滯留型消化器，使用較多的有使用于處理可溶性廢水的UASB及使用于處理高懸浮固體的USR，另外，內循環厭氧消化器（IC）是目前效率較高的工藝類型，主要用于處理中低濃度、SS含量低、pH偏中性的污水。第三類為附著膜型消化器，目前使用的主要是填料過濾器，使用于可溶性有機廢水處理，有啟動快、運行容易的優點。
（四）厭氧發酵罐出料的后處理
出料后處理的方式多種多樣，采用能源生態模式，比較簡便的方法是直接用做肥料施入農田或魚塘，但施用有季節性，不能保證連續的后處理，應設置適當大小的貯液池，以調節產肥與用肥的矛盾。如采用能源環保模式，則是將出料進行沉淀后再將沉渣進行固液分離，固體殘渣用做肥料或配合適量花費做成適用于各種作物或花果的復合肥料，很受市場歡迎，并有較好經濟效益。清液部分可經爆氣池、氧化塘、人工濕地處理設備進行深度處理，經處理后的出水，可用于灌溉或達標后排入水體、但花費較大。
（五）沼氣的凈化、儲存和輸配
沼氣發酵時會有水分蒸發進入沼氣，由于微生物對蛋白質的分解或硫酸鹽的還原作用也會有一定量H2S氣體生成并進入沼氣。水的冷凝會造成管路堵塞，有時氣體流量計中也充滿了水。H2S是一種腐蝕性很強的氣體，它可引起管道及儀表的快速腐蝕。H2S本身及燃燒時生成的SO2、H2SO3、H2SO 4，對人都有毒害作用。故用來進行集中供氣的工程必須設法脫出沼氣中的水和H2S。脫水通常采用脫水裝置進行。沼氣中的H2S含量在1～12g/m3之間，蛋白質或硫酸鹽含量高的原料，發酵時沼氣中的H2S含量就較高。H2S的脫除通常采用脫硫塔，內裝脫硫劑進行脫硫。因脫硫劑使用一定時間后需要再生或更換，所以脫硫塔至少要有兩個輪流使用。
沼氣的輸配是指將沼氣輸送分配至各用戶（點），輸送距離可達數千米。輸送管道通常采用金屬管，近年來工程也采用高壓聚乙烯塑料管、PE管、PPR管等作為輸氣干管。用塑料管輸氣避免了金屬管的易銹蝕等問題。氣體輸送所需的壓力通常依靠沼氣產生池或儲氣柜所提供的壓力即可滿足，遠距離輸送可采用增壓措施。
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