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厌氧过程的本质是一系列复杂的生化反应，包括基础、各种中间产物、产物和各组微生物相互作用，形成复杂的微生态系统，类似于宏观生态食物链关系，各种微生物通过营养基础和代谢产物形成共生关系（symbiotic）或者共同营养（symtrophic）。因此，反应器作为提供微生物生长繁殖的微生态系统，是保持系统持续稳定的必要条件。如何培养和保持相关微生物的平衡生长已成为新型反应器的设计理念。
污水通过水泵升至厌氧反应器底部，污水均匀布置在整个截面上，利用进水出口压力和产气作用，使废水与高浓度厌氧污泥充分接触和传递质量，降解废水中的有机物。废水在反应区缓慢上升，进一步降解有机物。在气体、水、污泥同时上升的过程中，沼气首先通过管道进入三相分离器，污泥和废水通过三相分离器的间隙上升到分离区，污泥在分离区沉淀浓缩，回到三相分离器的下部，保持厌氧反应器的生物量，沉淀水通过管道排出罐。
高效厌氧反应器有时会产生大量的泡沫，泡沫半液半固体，严重时会充满气相空间，进入沼气管道，导致沼气系统运行困难。泡沫的主要原因是厌氧系统运行不稳定，因为泡沫主要是由于CO2如果产量过大，当反应器内温度波动或负载突变时，系统运行不稳定CO产量增加，导致泡沫产生。如果将运行不稳定因素及时排除，泡沫现象一般也会随之消失。
由于二氧化碳产量大，甲烷产量小，厌氧污泥培养初期也会产生泡沫。由于甲烷菌培养成熟，二氧化碳产量减少，泡沫通常会逐渐消失。水中含有蛋白质是泡沫的原因之一，微生物自身代谢过程中产生的中间产物也会降低水的表面张力产生气泡。在厌氧生物处理过程中，大量气体的曝气效果与好氧处理相似，导致气泡问题。气泡问题也可能是由于负荷突然增加而产生的气体产量突然增加。
碳酸钙(CaCO3)沉淀:废水钙含量高或石灰补充碱度高，会增加碳酸钙沉淀的可能性。碳酸氢盐和磷酸盐的高浓度有利于钙的沉淀。
鸟粪石(MgNH4PO4)沉淀:水中含有高浓度的溶解性正磷酸盐，氨氮和镁离子会产生鸟粪石沉淀。厌氧处理系统鸟粪石理系统主要出现在管道弯头、水泵入口和二沉池进出口。
