厭氧處理是一種在無氧或低氧條件下，通過厭氧微生物（包括專性厭氧菌和兼性厭氧菌）的代謝作用，將廢水中的有機物轉化為甲烷、二氧化碳等氣體的生物處理技術。
這個過程也被稱為厭氧消化或厭氧發酵，其產生的氣體主要包括甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）和一些無機物，如氨、氮和硫化氫等，厭氧處理具有多種優點，包括處理成本低、能夠回收生物能源、耐衝擊負荷能力強、處理過程穩定以及污泥產量少等，然而，厭氧處理也有其局限性，比如對有機污染物處理不徹底，通常需要進一步的後續處理。
此外，厭氧處理技術主要包括活性污泥法和生物膜法，例如，厭氧活性污泥法包括厭氧消化池、厭氧接觸消化池等，而厭氧生物膜法則包括厭氧生物濾池、厭氧流化床和厭氧生物轉盤等。