對于高濃度有機廢水及污泥，不宜直接采用好氧生物法處理，而用厭氧消化法預處理。在厭氧條件下，由兼性菌和厭氧菌分解有機物，產物主要是甲烷，可燃燒。副產物有硫化氫、臭氣大，有硫化鐵、呈黑色。廢水停留時間長，設備容積要求大。
    主要構筑物是厭氧消化池。  

厭氧消化池特點：
    密閉、無氧，廢水經貯存槽入池，在一定反應溫度下，厭氧消化，所產甲烷由頂部集氣罩輸出，作燃料或化工原料。進出料呈間歇性，貯存氣設備既平衡產氣和用氣，也平衡池內壓力，防止出料時形成負壓吸入空氣，從而破壞無氧環境。
厭氧消化池原理
    在微生物作用下通過液化、酸性發酵和堿性發酵三個階段后產生沼氣的過程。  

優點：

適于高濃度廢水和好氧難降解的有機廢水。(好氧:中、低濃度)能耗低：為ASP的1/10 。
負荷高：好氧2—4KgBOD/M3·d，厭氧2—10，可高達50。剩余污泥少：易濃縮、易脫水，污泥量為ASP的5%—20%。 N、P需要少：好氧BOD:N:P為100:5:1，厭氧100:2.5:0.5，
 對N、P缺乏的工業廢水需投加的營養鹽少。有一定殺菌作用（廢水、污泥中的寄生蟲卵、細菌、病毒等）。生產靈活、適應性強：可季節性、間歇性運轉。可產生有價值的副產物：如沼氣。
    缺點：
厭氧微生物生長繁殖慢，設備啟動、處理時間長。出水水質達不到排放標準，需進一步好氧處理。操作控制因素比較復雜。