本发明涉及公开了一种高效厌氧反应装置，该装置包括上端敞口的外筒、位于外筒底部的布水器和置于外筒内上下开口的悬浮反应筒，所述布水器与进水管连接；所述外筒和悬浮反应筒之间的夹层下部设有固液分离膜组件，固液分离膜组件下端连接出水管；所述外筒和悬浮反应筒之间的夹层上部设有水封槽，集气顶盖伸入装有水的水封槽内形成水封区，集气顶盖与排气管连接。该反应装置可使废水中的高浓度有机物被很好地降解，高效地完成气、液、固三相的有效分离，反应装置内厌氧污泥不易流失且不易产生浮渣，处理效率高。