高负荷垂直超深生物反应器，包括反应器主体及头部箱，所述反应器主体内设置曝气装置、进水管、供气管、出水管，供气管的进气口连接空气压缩机；其特征是：进水管的出水口位于反应器主体在轴向上的中部；供气管的出气口低于进水管的出水口；出水管的进水口位于所述反应器主体内底部且位于所述曝气装置的下方；反应器主体内还设有一内筒；内筒的上端口高于反应器主体的顶端位于头部箱内，内筒的底端口低于进水管的出水口且高于供气管的出气口。它在运行中不会发生水力短路，只需很少的气量就可以实现整个系统的循环；而且具有整体结构简单，成本低、占地面积小、氧利用率更高，运行维护费用很低，泡沫少等优点。适用于工业废水和城市污水处理。