厌氧生物处理是在无氧条件下，利用厌氧微生物，主要是厌氧的的作用，来处理废水中的有机物。厌氧处理中的受氢体不是游离氧，而是有机物或含氧化合物，如SO₄^2-、NO₃^-、NO₂^-：和CO₂等：因此，最终的代谢产物不是简单的CO₂和H₂O，而是一些低分子有机物、CH₄、H₂S和NH₄⁺等。
其优点：（1）动力消耗少，设备简单，不需供氧；（2）能回收甲烷气作为燃料，运行费用较低。（3）主要用于中、高浓度有机废水的处理，也可用于低浓度有机废水的处理。
其缺点：（1）处理时间长；（2）生成硫化氢或硫化物，与铁质接触形成黑色的硫化铁，废水既黑又臭，需要进一步处理。