20世纪80年代的研究和实践发现，以UASB为代表的第二代厌氧生物处理工艺存在一些缺点，如结构方面，高径比小，占地面积较大。UASB在增加截面积的放大方式难以在大规模反应器中实现均匀布水。UASB三相分离稳定操作较为困难，在操作方面，UASB启动时间较长，液体上升流速小，液-固混合较差，负荷较高时，污泥量流失，易造成有毒，难降解化合物，非活性物质的吸附和积累。因此，20世纪90年代国际上出现了第三代生物厌氧处理工艺，包括厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB），厌氧内循环（IC）反应器，升流式厌氧污泥床过滤器（UBF）等。其共同特点包括：
1.微生物均以颗粒污泥固定化方式存在于反应器中，反应器单位容积的生物量更高。
2.能承受更高的水力负荷，并具有较高的有机污染物净化效能。
3.具有较大的高径比，一般5-10以上。
4.占地面积小，动力消耗小。
厌氧生物处理技术的优越性
1.节省动力消耗
2.厌氧生物处理技术可以产生生物能，污泥消化和有机废水物的厌氧发酵能产生大量沼气。介绍几种常见有机物完全消化的甲烷、二氧化碳及沼气产量：糖类完全消化产生的甲烷、二氧化碳质量分数各占27%，73%，每千克糖类产沼气、甲烷量分别为0.75方、0.375方。脂肪完全消化产生的甲烷、二氧化碳质量分数各占48%、52%，每千克脂肪产沼气、甲烷量分别为1.44方、1.04方。蛋白质完全消化产生的甲烷、二氧化碳质量分数各占37%、73%，每千克蛋白质产沼气、甲烷量分别为0.98方、0.49方。
COD转化为沼气的理论计算方法，在实际废水处理中，常采用BOD或COD来表示有机物的含量，而不去测定具体有机物，用COD指标代表废水中有机物含量更方便，通过理论计算（在标准状态下），1kgCOD完全氧化状态消化可得到沼气0.7方。
3.厌氧生物处理的污泥产量少，厌氧菌世代期长，如产甲烷菌的倍增时间为4-6d
4.对氮、磷需求量较低，氮、磷等营养物质是细胞组成的重要元素，一般情况下，只要满足BOD5:N：Ｐ＝（200-300）：5:1，对于缺乏N和P的有机废水采用厌氧生物处理可大大节省N和Ｐ投加量，使运行费用降低。
应用厌氧处理工艺作为前处理使一些好氧处理难以降解有机物得到部分降解，并使大分子降解成小分子，提高了废水的可生化处理，使后续好氧处理变得容易。
厌氧生物处理的缺点
采用厌氧生物法不能去除废水中的氮和磷，采用厌氧生物处理废水，一般不会去除废水氮和磷营养物质，含氮和磷有机物通过厌氧消化，其所含氮和磷被转化为氨氮和磷酸盐。由于只有少量氮和磷被细胞合成利用，所以绝大部分的氮和磷以氨氮和磷酸盐的形式在出水中排出。
厌氧法启动时间较长，因为厌氧微生物世代期长，增长速率低，污泥增长缓慢，所以厌氧反应器启动时间过长，一般启动期3-6个月，甚至更长。
运行管理较为复杂，由于厌氧菌的种群较多，如产酸菌和产甲烷菌性质各不相同，而互相又密切相关，要保持这两大种群的平衡，对运行管理较为严格，不注意就会使两个种群失去平衡，使反应器不能正常工作。
卫生条件差，一般废水中都含有硫酸盐，厌氧条件下，会产生硫酸盐还原作用而放出硫化氢气体。
厌氧处理去除有机物不彻底，需要与好氧阶段相结合，才能使出水达标排放。
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