國家環境保護總局2006年第21號公告發布的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）修改單中，要求“城鎮污水處理廠出水排入國家和省確定的重點流域及湖泊、水庫等封閉、半封閉水域時，執行一級標準的A標準，排入GB3838地表水III類功能水域（劃定的飲用水源保護區和游泳區除外）、GB3097海水二類功能水域時，執行一級標準的B標準。”根據新的排放標準和排放規定，新建的城鎮污水處理廠所采用的污水處理工藝流程不但要具有很高的SS、BOD5、COD去除能力，而且要具有非常高效能的氮、磷營養物去除能力以及某些特殊有機物的去除能力，同時意味著絕大多數現有城鎮污水處理廠都面臨著污水處理工藝的重大升級改造和運行管理方式改變，以大幅度改善城鎮污水處理廠的出水水質，滿足新的排放要求。
城市污水處理廠污泥是污水處理的副產物，處置不當就會產生二次污染。由于各種原因，目前我國城市污水處理廠污泥大都沒有得到很好的處理處置和利用，多采取隨產隨運，送去填埋或郊區傾倒的方式，其危害的程度和持久性甚至大于污水。因此尋找污泥的有效處置和合理利用途徑始終是業內關注的重點和熱點之一。
城市雨污水再生利用是城市開源節流的重要途徑，可緩解城市水資源緊缺的矛盾，但同時城市水體又面臨雨水徑流污染的嚴重威脅。將城市污水經過一定處理后作為城市景觀與水體環境的水源，不僅可以解決我國缺水地區水資源開發利用的問題，而且可以滿足城市對于娛樂性水環境建設、居住區與生態環境改善的需求，是再生水用水量最大、技術上較易實現的用途。然而目前我國的再生水應用仍然處于起步階段，尤其在景觀水體與水環境改善方面的綜合應用研究，更是需要進一步開展系統性的研究和工程實踐。
重點污染行業排放的廢水由于成份復雜、污染物濃度高、有毒有害物多、大都為難降解有機物，目前國內外研究的方法和技術也較多，有單一的物化法、生物法及其組合技術等。從目前治理工程的運行來看，物化法運行成本高，有的技術還存在二次污染；生物法雖運行成本低，但僅對某些廢水可行，有的廢水經處理后難以達標。另一方面，由于工業廢水中的有毒有害污染物和難降解有機物會導致城市污水處理系統的運行效能降低，甚至崩潰，同時導致污水處理廠污泥難以達到農業利用的質量要求，因此，含有毒有害污染物和難降解有機物的工業廢水不應排入城市下水道，必須單獨處理、達標排放。
因此，迫切需要通過綜合性的研究開發，取得重大技術突破，集成應用一批能滿足新要求、適合我國國情、切實可行、高效低耗的污水處理及再生利用技術，推動污水處理及再生利用設備產品的產業發展，并通過成套技術的集成應用與綜合性工程示范，較徹底全面地解決污水處理廠出水的污染物（COD、SS、氮、磷等）達標排放問題、污泥處理處置問題、有毒有害工業廢水處理處置問題，降低工程項目的投資和運行成本，全面推進污水處理及再生利用工程的建設和高效運行。