処理対象の排水（廃水）などを酸素が少ない嫌気状態を保ち、その条件で活動できる嫌気性微生物に汚濁物質を分解させ、主にメタン、二酸化炭素（ＣＯ2）などに分解する廃水処理技術のこと。大規模な食品工場などから発生する排水や、し尿や下水汚泥のように、高濃度で大量に発生する有機性排水の処理に向いている。嫌気性廃水処理の過程では、ほかにアンモニア、水素、硫化水素などが発生する。一方、排水処理技術としては、酸素が豊富な条件で好気性微生物を用いて処理する活性汚泥法が多用されている。嫌気性処理は、活性汚泥法に比べて使用電力量や発生する汚泥の量が少なく、処理の工程で発生するメタンガスを燃料として利用できる利点がある。反面、滞留時間が長く、汚濁分解能力では活性汚泥法に及ばない。しかし、嫌気性処理工程で発生するメタンや水素は燃料となるため、バイオエネルギーの視点からも注目を集めている。大規模なビール工場で、このメタンガスを燃料電池に活用している事例もある。
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