본 발명은 혐기성 폐수처리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 혐기 소화 과정 전후에 압력지연삼투 및 바이오전기화학 시스템을 결합함으로써, 압력지연삼투를 통한 전기발생 시 자발적으로 폐수를 사전-농축시켜 혐기 소화 공정에 공급하고, 혐기 소화 공정에서 생성된 바이오가스를 전기메탄생성 셀에 공급한 후, 바이오가스 중 이산화탄소의 환원에 압력지연삼투에서 발생된 전기를 사용하여 고품질의 바이오가스를 생산할 수 있는, 압력지연삼투 및 바이오전기화학 시스템을 결합한 혐기성 폐수처리 시스템에 관한 것이다.