Die anaerobe Abwasserbehandlung verwendet biologische Wirkstoffe in einer sauerstofffreien Umgebung, um Verunreinigungen aus dem Abwasser zu entfernen. Nach einer solchen Behandlung kann Wasser sicher wieder an die Umwelt abgegeben werden. Als biologische Arbeitsstoffe werden Mikroorganismen verwendet, die biologisch abbaubare Stoffe im Schlamm oder den Feststoffanteil des Abwassers nach seiner Filtration aus verschmutztem Wasser verbrauchen oder abbauen.
Die anaerobe Abwasserbehandlung wird aufgrund der Einwirkung der Mikroorganismen auch als anaerobe Vergärung bezeichnet. Das heißt, sie „verdauen“ im Wesentlichen die verschmutzten Teile des Wassers. Die anaerobe Vergärung ist in der Regel ein Bestandteil jedes biologischen Abwasserbehandlungssystems und stellt eine hervorragende Möglichkeit dar, die Menge an organischem Material, das in Dingen wie Abwasser und Essensresten zurückbleibt, zu verringern.
Normalerweise findet der anaerobe Prozess in versiegelten Tanks statt, die sich entweder über oder unter der Erde befinden. In der Anfangsphase des Schlammabbaus wandeln die Mikroorganismen, meist Bakterien, den Abfall in organische Säuren, Ammoniak, Wasserstoff und Kohlendioxid um. In der Endstufe der anaeroben Abwasserreinigung werden die Reste des Schlamms von einem einzelligen Mikroorganismus, dem sogenannten Methanogen, in ein Biogas aus Methan und Kohlendioxid umgewandelt.
Ein weiterer Vorteil der anaeroben Abwasserbehandlung ist die Reduzierung der Gasemissionen. Das bei der anaeroben Abwasserbehandlung anfallende Biogas kann tatsächlich genutzt und als alternative Energiequelle für Kochen, Beleuchtung, Heizung und Motorkraftstoff verwendet werden. Mit anderen Worten, durch die Abscheidung und Nutzung des bei der anaeroben Vergärung entstehenden Methans und Kohlendioxids wird das Biogas nicht in die Atmosphäre abgegeben.
Viele in der wissenschaftlichen Gemeinschaft glauben, dass hohe Konzentrationen von Methan und Kohlendioxid, auch als Treibhausgase bekannt, in der Erdatmosphäre zum Prozess der globalen Erwärmung beitragen. Diese als Treibhauseffekt bekannte Theorie besagt, dass diese Gase die Sonnenwärme in der Atmosphäre einfangen und dadurch die globale Temperatur erhöhen. Während die Theorie zu einigen Kontroversen geführt hat, hat die Verwendung von Biogas als Alternative zu fossilen Brennstoffen einige praktische Anwendungen.
In Entwicklungsländern stehen staatlich finanzierte Programme zur Verfügung, um Einfamilienhäuser und landwirtschaftliche Betriebe mit dem Biogas zu versorgen, das durch anaerobe Vergärung vor Ort erzeugt wird. Die Vereinten Nationen bieten auch Finanzierungen für anaerobe Vergärungsprogramme in den Entwicklungsländern an, sofern ein Nachweis für reduzierte Gasemissionen vorliegt.
In den Vereinigten Staaten ist die anaerobe Abwasserbehandlung normalerweise Teil einer kommunalen Kläranlage. Dennoch wird die anaerobe Vergärung auch von Einfamilienhäusern in nicht an ein kommunales Netz angeschlossenen Gebieten und von Betrieben mit eigenen Kläranlagen eingesetzt.