厌氧生物处理的特点是微生物增殖到设计量所需的时间较长，污泥产量低。厌氧处理反应器一般为密闭的构造。由于看不见装置内部的情况。一般通过观察和监测处理出水和装置内部的水质来维持正常运行状态。
有的厌氧生物处理采用两相厌氧法。它是把酸化和甲烷发酵在两个独立的反应器内进行。为防止酸化反应器 pH 降低，向其投加碱，防止对甲烷发酵反应器的影响。有机物在甲烷反应器出口的 pH 应维持在5以上。两相厌氧法因为向酸化反应器投加碱会增加运行费用，因此投加量不能过度。
升流式厌氧污泥床(UASB) 的监测项目有反应器内的污泥量、水温、出水的 pH 和产气量。在运行管理上，维持反应器内足够的污泥量是最重要的项目。另外，由于反应器为密闭构造，加上处理后的水是黑色，透明度差，看不见污泥流出，一般要监测观察处理出水的污泥量和反应器内污泥界面高度，确保维护足够的污泥量。
厌氧生物滤池的最大特点是载体易堵塞，发生短流使处理效率下降，可采用示踪方法，测定停留时间来判断是否堵塞。
pH 降低是有机酸积累的征兆。当 pH 降低时，应立即停止进水，加碱进行中和，待有机酸减少后，通水二周左右达到设计水量。
沼气产量也是重要监测内容。当沼气产量下降时，如果不是沼气管道漏气，说明甲烷菌的活性不够，应采取和防止 pH 下降相同的办法，提高产气量。
水温也是运行管理的重要项目。中温消化水温应保持 30℃~35℃，高温消化应保持50℃~55℃。中温消化停止进水后放置，对生物活性影响不大，但高温消化停止进水，在无负荷状态，即使保持高温也会使生物活性急剧下降，再次进水时处理能力下降。高温消化为防止停水进水生物活性下降，反应器内的水温应降至30摄氏度以下。