国家环境保护总局2006年第21号公告发布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）修改单中，要求“城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时，执行一级标准的A标准，排入GB3838地表水III类功能水域（划定的饮用水源保护区和游泳区除外）、GB3097海水二类功能水域时，执行一级标准的B标准。”根据新的排放标准和排放规定，新建的城镇污水处理厂所采用的污水处理工艺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、磷营养物去除能力以及某些特殊有机物的去除能力，同时意味着绝大多数现有城镇污水处理厂都面临着污水处理工艺的重大升级改造和运行管理方式改变，以大幅度改善城镇污水处理厂的出水水质，满足新的排放要求。
城市污水处理厂污泥是污水处理的副产物，处置不当就会产生二次污染。由于各种原因，目前我国城市污水处理厂污泥大都没有得到很好的处理处置和利用，多采取随产随运，送去填埋或郊区倾倒的方式，其危害的程度和持久性甚至大于污水。因此寻找污泥的有效处置和合理利用途径始终是业内关注的重点和热点之一。
城市雨污水再生利用是城市开源节流的重要途径，可缓解城市水资源紧缺的矛盾，但同时城市水体又面临雨水径流污染的严重威胁。将城市污水经过一定处理后作为城市景观与水体环境的水源，不仅可以解决我国缺水地区水资源开发利用的问题，而且可以满足城市对于娱乐性水环境建设、居住区与生态环境改善的需求，是再生水用水量最大、技术上较易实现的用途。然而目前我国的再生水应用仍然处于起步阶段，尤其在景观水体与水环境改善方面的综合应用研究，更是需要进一步开展系统性的研究和工程实践。
重点污染行业排放的废水由于成份复杂、污染物浓度高、有毒有害物多、大都为难降解有机物，目前国内外研究的方法和技术也较多，有单一的物化法、生物法及其组合技术等。从目前治理工程的运行来看，物化法运行成本高，有的技术还存在二次污染；生物法虽运行成本低，但仅对某些废水可行，有的废水经处理后难以达标。另一方面，由于工业废水中的有毒有害污染物和难降解有机物会导致城市污水处理系统的运行效能降低，甚至崩溃，同时导致污水处理厂污泥难以达到农业利用的质量要求，因此，含有毒有害污染物和难降解有机物的工业废水不应排入城市下水道，必须单独处理、达标排放。
因此，迫切需要通过综合性的研究开发，取得重大技术突破，集成应用一批能满足新要求、适合我国国情、切实可行、高效低耗的污水处理及再生利用技术，推动污水处理及再生利用设备产品的产业发展，并通过成套技术的集成应用与综合性工程示范，较彻底全面地解决污水处理厂出水的污染物（COD、SS、氮、磷等）达标排放问题、污泥处理处置问题、有毒有害工业废水处理处置问题，降低工程项目的投资和运行成本，全面推进污水处理及再生利用工程的建设和高效运行。