Anaerobik atık su arıtımı, atık sudan yabancı maddeleri uzaklaştırmak için oksijensiz bir ortamda biyolojik ajanlar kullanır. Böyle bir işlemden sonra, su güvenli bir şekilde çevreye geri salınabilir. İşlemde kullanılan biyolojik ajanlar, çamurdaki biyobozunur malzemeleri tüketen veya parçalayan mikroorganizmalar veya kirli suyun sudan süzülmesini takiben atık suyun katı kısmıdır.
Anaerobik atık su arıtması, mikroorganizmaların etkisiyle anaerobik sindirim olarak da bilinir. Yani, esasen suyun kirli kısımlarını "sindiriyorlar". Atık su ve artık yiyecek, örneğin anaerobik sindirim gibi alanlarda kalan organik madde miktarını azaltmanın mükemmel bir yolu, herhangi bir biyolojik atık su arıtma sisteminin bir bileşenidir.
Genellikle, anaerobik proses, yerin üstünde veya altında bulunan kapalı tanklarda gerçekleşir. Çamur yıkımının ilk aşamalarında, çoğunlukla bakteri olan mikroorganizmalar, atıkları organik asitlere, amonyak, hidrojen ve karbondioksite dönüştürür. Anaerobik atık su arıtımının son aşamalarında, çamur kalıntıları, metan ve karbon dioksitten oluşan bir biyogaza, metanogen olarak bilinen tek hücreli bir mikroorganizma tarafından dönüştürülür.
Anaerobik atık su arıtımının ek bir faydası, gaz emisyonlarının azaltılmasıdır. Anaerobik atık su arıtımından kaynaklanan biyogaz, gerçekten kullanılabilir ve yemek pişirme, aydınlatma, ısıtma ve motor yakıtı için alternatif bir güç kaynağı olarak kullanılabilir. Başka bir deyişle, anaerobik sindirim tarafından üretilen metan ve karbondioksitin yakalanması ve kullanılmasıyla, biyogaz atmosfere salınmamaktadır.
Bilimsel topluluğun çoğu, dünya atmosferinde sera gazları olarak da bilinen yüksek konsantrasyonda metan ve karbondioksitin küresel ısınma sürecine katkıda bulunduğuna inanmaktadır. Sera etkisi olarak bilinen bu teori, bu gazların atmosferdeki güneşten gelen ısıyı hapsederek küresel sıcaklığı artırdığını ileri sürer. Teori bazı tartışmalara yol açsa da, biyogazın fosil yakıtlara alternatif olarak kullanılması bazı pratik uygulamalara sahiptir.
Gelişmekte olan ülkelerde, devlet tarafından finanse edilen programlar, tek evlerin ve çiftliklerin tesis içi anaerobik sindirim tarafından üretilen biyogazla güçlendirilmesine yardımcı olmak için kullanılabilir. Birleşmiş Milletler ayrıca, azalan gaz salınımının kanıtı olması şartıyla, gelişmekte olan dünyadaki anaerobik sindirim programlarına finansman sunmaktadır.
Amerika Birleşik Devletleri'nde anaerobik atık su arıtma genellikle bir belediye atık su arıtma tesisinin bir parçasıdır. Yine de, anaerobik sindirim, bir belediye sistemine bağlı olmayan alanlarda tek aile evleri ve yerinde atık su arıtma tesisleri bulunan işletmeler tarafından da kullanılmaktadır.
