Сегодня проблема очищения сточных вод полагается на аэрационные сооружения городов и поселков городского типа. За последние десятилетия значительно возросли мощности предприятий, но почти не выросли мощности городских очистительных сооружений. Все они перегружены, морально устарели и не обеспечивают необходимого снижения ХСК (химическое потребление кислорода) перед сбрасыванием очищенного стока в открытые водоемы.

Из нетрадиционных источников энергоресурсов значительный интерес во всем мире вызывает биогаз. Биогаз можно добывать из органической массы растительного происхождения при ферментации ее анаэробными бактериями в метантенках.

В основе технологий, результатом которых есть производство биогаза, есть анаэробная биотехнология, то есть ферментация органических веществ в условиях полного отсутствия кислорода.

Известно несколько десятков микроорганизмов, которые раскладывают сложные органические вещества на простые жирные кислоты и свыше десятка, которые перерабатывают эти кислоты на метан и СО₂.

Если идет речь о биогазе, как правило, имеют в виду, что источником его образования являются твердые органические отходы. Но есть еще и другой значительный потенциал получения биогаза путем анаэробной ферментации органических веществ растворённых в сточных водах, в особенности промышленных, где концентрация составляет десятки килограмм ХСК на 1 м³ воды. Больше всего растворённых органических веществ есть в сточных водах всех без исключения пищевых предприятий. В соответствии с данными Института охраны водных ресурсов (Харьков) только предприятия по переработке молока, производству сахара и спирта ежегодно сбрасывают большее 1 млн. тон ХСК . Сюда надо добавить еще стоки от других пищевых производств (мясо, пиво, безалкогольные напитки, вино, дрожжи и др.). Эти отходы загрязняют поверхностные и подземные воды, образовывая угрозу для нормального существования всего живого в воде.

Это анаэробная биотехнология, которая приспособлена для обезвреживания (биологического распада) органических веществ в анаэробной среде. Эта технология как и внедряется, как локальная, для предшествующего очищения высококонцентрированных стоков непосредственно на тех предприятиях, которые создают эти стоки.

Анаэробная технология имеет много преимуществ над аэробной. Брожение является процессом неполного расщепления органических веществ, преимущественно углеводов в условиях без кислорода, в результате которого образуются различные промежуточные частично окисленные продукты, такие как спирт, глицерин, муравьиная, молочная, пропионовая кислоты, бутанол, ацетон, метан и др., что широко используется в биотехнологии для получения целевых продуктов. До 97% органического субстрата может превращаться в такие побочные продукты и метан.

Некоторые из них перечислены ниже.

Затраты электроэнергии снижаются с 2 квт.год. на каждый кг ХСК до 0,25 квт.год. , то есть на 86,5% за счет отсутствия аэрации.

На 1 кг переработанной ХСК выделяется 0,35 м³ чистого метана или 0,45 м³ биогаза. Биогаз, полноценный энергоноситель, который используется во всех случаях, где используется природный газ. Сжигание 1м³ биогаза на современной когенерационной установке дает возможность получить 2 квт.год. электроэнергии и 4 квт.год. тепловой энергии в виде горячей воды.

На действующих аэрационных сооружениях из любого 1 кг сброшненного ХСК получается 0,59 кг органической биомассы - отмерших аэробных микроорганизмов. Эта биомасса имеет очень плохие характеристики с точки зрения ее утилизации. Она имеет коллоидную структуру и обезвоживается до 10-12% сухого вещества только при использовании дорогих полиэлектролитов.

За счет постоянного гниения биомассы загрязняются подземные воды, а в окружающую среду выделяется большое количество парниковых газов (СН4, СО₂). Метантенки для утилизации избыточного ила почти нигде не работают. Возникает вопрос - или тратить 2 квт.год. энергии на аэрацию для удаления 1 кг ХСК из сточной воды, а потом тратить дополнительно средства и энергию на сооружение и работу метантенков, или получать биогаз уже на стадии очищения сточных вод.