ระบบบำบัดน้ำเสียแบบไร้อากาศใช้ตัวแทนทางชีวภาพในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจนเพื่อกำจัดสิ่งสกปรกออกจากน้ำเสีย หลังจากทำการบำบัดเช่นนี้แล้วน้ำจะถูกปล่อยกลับสู่สิ่งแวดล้อมได้อย่างปลอดภัย ตัวแทนทางชีวภาพที่ใช้ในกระบวนการนี้คือจุลินทรีย์ที่ใช้หรือย่อยสลายวัสดุย่อยสลายได้ในตะกอนหรือส่วนที่เป็นของแข็งของน้ำเสียหลังจากการกรองจากน้ำเสีย
การบำบัดน้ำเสียแบบไร้อากาศยังเป็นที่รู้จักกันในนามการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนเนื่องจากการกระทำของจุลินทรีย์ นั่นคือพวกมันกำลัง "ย่อย" ส่วนที่เป็นมลพิษของน้ำ วิธีที่ยอดเยี่ยมในการลดปริมาณสารอินทรีย์ที่เหลืออยู่ในสิ่งต่าง ๆ เช่นสิ่งปฏิกูลและอาหารที่เหลือการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนเป็นองค์ประกอบของระบบบำบัดน้ำเสียทางชีวภาพ
โดยปกติกระบวนการแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะเกิดขึ้นในถังปิดผนึกซึ่งตั้งอยู่เหนือหรือใต้พื้นดิน ในช่วงแรกของการแยกตะกอนจุลินทรีย์ที่เป็นแบคทีเรียส่วนใหญ่จะเปลี่ยนขยะเป็นกรดอินทรีย์แอมโมเนียไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ ในขั้นตอนสุดท้ายของการบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้ออกซิเจนส่วนที่เหลือของกากตะกอนจะถูกเปลี่ยนโดยจุลินทรีย์เซลล์เดียวที่เรียกว่าเมทาโนเจนเข้าสู่ก๊าซชีวภาพที่ประกอบด้วยมีเธนและคาร์บอนไดออกไซด์
ประโยชน์เพิ่มเติมของการบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้ออกซิเจนคือการลดการปล่อยก๊าซ ก๊าซชีวภาพที่เป็นผลมาจากการบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้ออกซิเจนอาจถูกควบคุมและนำมาใช้เป็นแหล่งพลังงานทางเลือกสำหรับการปรุงอาหาร, แสงสว่าง, ความร้อนและเชื้อเพลิงเครื่องยนต์ กล่าวอีกนัยหนึ่งโดยการจับและใช้มีเทนและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดจากการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนก๊าซชีวภาพจะไม่ถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ
หลายคนในชุมชนวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามีเธนและคาร์บอนไดออกไซด์เข้มข้นสูงหรือที่เรียกว่าก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศของโลกมีส่วนช่วยในกระบวนการโลกร้อน ทฤษฎีนี้เรียกว่าปรากฏการณ์เรือนกระจกโดยอ้างว่าก๊าซเหล่านี้ดักจับความร้อนจากดวงอาทิตย์ในชั้นบรรยากาศซึ่งจะเป็นการเพิ่มอุณหภูมิโลก ในขณะที่ทฤษฎีได้นำไปสู่ความขัดแย้งบางอย่างการใช้ก๊าซชีวภาพเป็นทางเลือกแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลมีการใช้งานจริง
ในประเทศกำลังพัฒนามีโครงการที่ได้รับทุนสนับสนุนจากรัฐบาลเพื่อช่วยสร้างบ้านเดี่ยวและฟาร์มด้วยก๊าซชีวภาพที่ผลิตโดยการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนในสถานที่ สหประชาชาติยังเสนอเงินทุนสำหรับโครงการย่อยอาหารแบบไม่ใช้ออกซิเจนในประเทศกำลังพัฒนาโดยมีหลักฐานการลดการปล่อยก๊าซ
ในสหรัฐอเมริกาการบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้ออกซิเจนมักจะเป็นส่วนหนึ่งของโรงบำบัดน้ำเสียเทศบาล ถึงกระนั้นการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนยังถูกใช้โดยบ้านครอบครัวเดี่ยวในพื้นที่ที่ไม่ได้เชื่อมต่อกับระบบเทศบาลและธุรกิจที่มีระบบบำบัดน้ำเสียในสถานที่
