废水的厌氧处理在有机物含量较高时是很适用的。由于厌氧处理时，去除1kg COD能产生0.35m3的甲烷，反应器不受氧传递的限制，其中的固体停留时间(SRT)比水利停留时间(HRT)高出约10-100倍，单位体积负荷远高于好氧系统，污泥产生量少，运行费用低。因而在制糖工业废水处理中得到了广泛的应用。
上流式厌氧污泥床反应器(UASB)是厌氧处理的一个有代表性的形式。在这种反应器中，废水从底部均匀进入并向上运动，反应器下部为浓度较高的污泥床，上部为浓度较低的悬浮污泥床。正常情况下，有机物负荷可达到l5kg COD/m3．d，COD去除率为90%左右时，其污泥负荷可高达30-50kg COD/m3．d。在利用UASB反应器处理甘蔗糖蜜时，有机物体积负荷率、营养平衡状况和碱度对厌氧污泥粒化特性的影响很大。Gonzalez et aL．发现，通过控制碱度和微量元素来使以甘蔗糖蜜为基质的厌氧污泥形成颗粒状。在16.51m3的UASB反应器中，基质浓度调节到COD为3750mg/1，碱度：COD为1.06，N：COD为0.018，P：COD为0.0028的情况下，30天后形成厌氧生物颗粒，通过调节其他条件，在90天后形成了平均粒度达3.1mm的最大颗粒。在其他条件不变的情况下，碱度：COD降为0.4时，加入的营养物可使形成的颗粒自动悬浮分散。故对于改善工艺条件大有裨益。
Khursheed et al引的实验是在2.83m3的UASB反应器中进行的。在甘蔗制糖废水的水利停留时间为5.5h时，平均有机物负荷率为13kgCOD/m3．d，COD去除率75%-80%。在温度为34度时，产生甲烷的回收率约为0.22m3 CH4/kg•COD，Thaveesri et aL．研究的是实验室条件下，反应器中的溶液张力对粒状污泥的生长特性的影响。Jimenez发现悬浮固定化细胞生物反应器厌氧处理糖蜜酒精发酵废水时，应用青霉菌属进行好氧前处理可以明显改善随后的厌氧处理。另一种非常有效的前处理方法是Iqbal et aL．的新发现，制糖废水在经过多层介质过滤去除大部分固体颗粒、油和脂类(91%)后，在水利停留时间为6h的情况下，BOD和COD的去除率分别可达到98%、92%。
新型厌氧反应器以美国Biothane Systems公司研发的Biobed EGSB反应器(商品名，实质上为一种膨胀颗粒污泥床)较为突出。其反应介质与UASB中的颗粒载体上的微生物生长特性相似，但它的最大的特点是并未使用载体介质，而完全使用生物颗粒。在制糖废水这样的高浓度负荷的情况下，此反应器非常适用。而对反应器的设计、处理流程的选择有一定指导意义的是Starkenburg的研究报告。
废水的BOD值是生物处理工艺的重要参数，但是其测量的周期为5天，很难为设备控制提供及时的参考；而COD值的测量大约只需要3h，所以能找到两者之间的关系，就可更好地进行污水处理流 程的控制。Murugappan et al．进行了制糖废水中的BOD和COD的相关研究，对特定的制糖废水可以得出两者之间的线性关系，其实验测定方法可以借鉴于其它的处理流程；另一个指示反应器性状的量，消化污泥中的甲烷细菌量，Nishihara et al．通过脂质分析得到了简便易行的解决方法。