Nowoczesne oczyszczalnie ścieków są skomplikowanymi obiektami inżynieryjno-technologicznymi, które w sposób ciągły muszą być poddawane modernizacji. W wyniku konsumpcyjnego stylu życia i zmiany nawyków społecznych realne stały się zagrożenia dla ekosystemów wodnych. Istotnym zagrożeniem są farmaceutyki oraz środki hormonalne (biomimetyki hormonalne), których „spożycie” w ostatnich latach gwałtownie rośnie. Standardowe techniki oczyszczania ścieków i uzdatniania wody nie eliminują tych substancji, przedostają się one ze ściekami oczyszczonymi do wód powierzchniowych i podziemnych. Substancje te mają też negatywny wpływ na stan ekosystemów wodnych. Rozwiązaniem problemu jest wprowadzanie do układów technologicznych oczyszczalni ścieków bardziej zaawansowanych technologii doczyszczania ścieków przy wykorzystaniu technik membranowych bądź procesów pogłębionego utleniania (AOP – Advanced Oxidation Processes). Obecnie narastanie oporności bakterii na antybiotyki staje się problemem globalnym. W celu rozwiązania problemów związanych z zagadnieniami lekooporności oraz wyeliminowania zanieczyszczeń bakteriologicznych w procesie oczyszczania ścieków, a tym samym zagrożeń wynikających z przedostawania się do środowiska wodnego bakterii chorobotwórczych ze ściekami oczyszczonymi, należy zacząć wprowadzać procesy dezynfekcji ścieków np. za pomocą wysoko sprawnych systemów UV.
W nowoczesnych oczyszczalniach ścieków unieszkodliwiających osady ściekowe w procesie fermentacji dobrą praktyką staje się wykorzystanie powstającego w komorach fermentacyjnych biogazu do skojarzonej produkcji ciepła i energii elektrycznej w procesach kogeneracji. Energetyczne wykorzystanie biogazu w oczyszczalniach ścieków znane jest od dziesięcioleci. Jednak obecnie dogłębna znajomość przemian zachodzących w procesach fermentacji, produkcja urządzeń kogeneracyjnych o coraz lepszej sprawności energetycznej, a także duże możliwości w zakresie sterowania i optymalizacji procesów oczyszczania, zarówno w części ściekowej, jak i osadowej oczyszczalni, stwarzają przesłanki do wprowadzania zabiegów intensyfikujących produkcję i wykorzystanie biogazu.