厌氧发酵又称为沼气发酵，是指含有大量有机质的污水、污泥和粪便，在一定的温度和厌氧条件下，通过微生物的分解代谢，最终生成甲烷和二氧化碳等气体（沼气）的生物化学过程。农村建设庭院独户沼气池或多户连片沼气发酵池可参照《沼气工程技术规范》（NY/T1220.1～5-2006）设计和管理。沼气发酵池产生的沼液和沼渣收集后可作为肥料使用。

该技术适用于南方农村地区的人畜粪便及冲厕污水（黑水）的处理，当气温较低时可采取简易的保温措施（如覆盖稻草等），以保持厌氧发酵所需温度。

沼气池池型宜采用圆筒形水压式沼气池，沼气池池墙、池底和水压间可采用混凝土结构，拱盖可采用无模拱法砖砌筑。沼气池容积可根据家庭人口和饲养畜禽数量确定，独户沼气发酵池容积宜为4～8m3 ，多户连片沼气发酵池容积应根据户数、服务人口和处理规模等情况确定。

沼气发酵池在自然温度下发酵运行时，正常工作气压宜≤800Pa，池内最大气压宜≤1200Pa，自然温度下发酵，产气率为0.15m3/m3.d。贮气池容积一般为昼夜产气量的50%。最大投料量≤发酵池有效池容的90%。使用寿命一般在15-20年。

沼气发酵池对污染物的去除效率为 COD：40%～50%；SS：60%～70%；致病菌寄生虫卵不小于 95%。沼气发酵池作为黑水预处理技术，处理出水仍需进一步处理，直至达标排放。

沼气发酵池的副产物沼液可收集并作为液肥直接还田利用，沼渣经脱水和好氧发酵等无害化处置后可作为有机肥还田利用。沼液、沼渣不能及时还田时应妥善储存，避免流失进入环境。

沼气池投资成本为 250～350元/m3（池容积）；运行费用低于 0.10 元/m3发酵料液。