南山污水处理厂隶属于市排水管理处，位于南头半鸟月亮湾畔，是深圳市污水排海工程的重要组成部分；由深圳市给排水工程建设指挥部负责建设，南昌有色冶金设计研究设计院设计，深圳市市政工程公司等单位施工；于1988年3月动工，1989年11月竣工投产，一期工程规模5万，投资4500万元，其服务范围为南头、南油以及蛇口的部分地区，服务人口为8.5万人；二期工程于1989年12月动工，1997年6月25日海洋放流管及厂区污泥部分建成并投入使用。全部工程完工后服务人口为121.68万，污水处理为73.6万m3/d；占地面积15.416公顷。

深圳市污水排海工程是将福田区皇岗路以西的城市污水通过截流管（渠）系统输送到南山污水处理厂，经一级处理后，再用水泵加压送至妈湾，通过工作井进入海洋放流管，经扩散器均匀地将污水排入珠江口深海，利用海水巨大的稀释自净能力来满足环保要求。此工程包括从皇岗路到排海口的截污主管（渠），长32.04km，滨河、新洲、凤塘、后海、前海、登良等六座污水提出升泵站；南山污水处理厂一座；海洋放流管一根，长1609m。深圳市污水排海工程设计服务人口为121.68万人（其中常、暂住人口101.4万，流动人口20.28万）.污水总排放量为73.6m3/日（排放定额按常、暂住人口650升/人.日，流动人口360/升.日，另加妈湾附近开发区0.4m3/日。

深圳市污水排海工程由南昌有色冶金设计研究院设计，深圳市给排水工程建设指挥部负责建设，于1988年3月破土动工，至今已完工并投入使用的有凤塘、后海、登良3座泵站和南山污水处理厂（一期工程）、从凤塘至妈湾的截污排放管渠和海洋放管工程。

经清华大学等单位多年研究表明，深圳市污水排海工程的建成投用，可减少深圳河、深圳湾的污染负荷，使深圳河的BOD5保持在10mg/1以下，DO保持在2mg/1以上，深圳湾的海水水质保持在二类海水水质标准内，且对珠江口的水质影响甚微，不致对海域水质造成显著的影响。