Anaerobiniam nuotekų valymui naudojami biologiniai agentai deguonies neturinčioje aplinkoje, kad būtų pašalintos priemaišos iš nuotekų. Po tokio apdorojimo vanduo gali būti saugiai išleistas atgal į aplinką. Procese naudojami biologiniai agentai yra mikroorganizmai, kurie sunaudoja arba suskaido biologiškai skaidžias medžiagas dumble arba kietoje nuotekų dalyje, išfiltravus jas iš užteršto vandens.
Anaerobinis nuotekų valymas taip pat žinomas kaip anaerobinis skaidymas dėl mikroorganizmų veikimo. Tai yra, jie iš esmės “virškina” užterštas vandens dalis. Puikus būdas sumažinti organinių medžiagų likučius tokiuose dalykuose kaip nuotekos ir maisto likučiai, anaerobinis virškinimas paprastai yra bet kurios biologinės nuotekų valymo sistemos komponentas.
Paprastai anaerobinis procesas vyksta sandariose talpyklose, esančiose virš arba po žeme. Pradinėse dumblo irimo stadijose mikroorganizmai, kurių dauguma yra bakterijos, atliekas paverčia organinėmis rūgštimis, amoniaku, vandeniliu ir anglies dioksidu. Paskutiniuose anaerobinio nuotekų valymo etapuose dumblo likučius vienaląsčius mikroorganizmas, žinomas kaip metanogenas, paverčia biodujomis, susidedančiomis iš metano ir anglies dioksido.
Papildomas anaerobinio nuotekų valymo pranašumas yra dujų emisijos mažinimas. Iš anaerobinio nuotekų valymo susidarančios biodujos iš tikrųjų gali būti panaudotos ir kaip alternatyvus energijos šaltinis maisto ruošimui, apšvietimui, šildymui ir variklių kurui. Kitaip tariant, sulaikant ir panaudojant metaną ir anglies dioksidą, susidarantį anaerobinio skaidymo metu, biodujos nepatenka į atmosferą.
Daugelis mokslininkų mano, kad didelė metano ir anglies dioksido, dar vadinamo šiltnamio efektą sukeliančiomis dujomis, koncentracija Žemės atmosferoje prisideda prie visuotinio atšilimo proceso. Ši teorija, žinoma kaip šiltnamio efektas, teigia, kad šios dujos sulaiko saulės šilumą atmosferoje ir taip padidina pasaulinę temperatūrą. Nors teorija sukėlė tam tikrų ginčų, biodujų naudojimas kaip alternatyva iškastiniam kurui turi tam tikrų praktinių pritaikymų.
Besivystančiose šalyse galimos vyriausybės finansuojamos programos, padedančios aprūpinti vienkiemius ir ūkius biodujomis, gaunamomis anaerobinio skaidymo vietoje. Jungtinės Tautos taip pat siūlo finansuoti anaerobinio virškinimo programas besivystančiose šalyse, jei yra įrodymų, kad dujų išmetimas sumažėjo.
Jungtinėse Amerikos Valstijose anaerobinis nuotekų valymas paprastai yra komunalinių nuotekų valymo įrenginių dalis. Vis dėlto anaerobinį skaidymą taip pat naudoja individualūs namai, neprisijungę prie savivaldybės sistemos, ir įmonės, turinčios vietoje nuotekų valymo įrenginius.