在世界人口持续增长和城市化进程加快的背景下，对许多城市特别是发展中国家的城市而言，提供饮用水和卫生设施仍然是一个至关重要的议题。卫生设施是指在废水能够排放到自然环境中之前，用于对废水进行收集、运输和处理的所有技术的总称。它可以按照城市区域规模进行规划设计（即集中式卫生设施），也可以按住宅居所规模进行构想，也即不连接到集中式下水道网络（即独立式卫生设施）。有一种趋势是未来的污水处理厂会成为真正的污水处理厂，在那里可以生产绿色能源、肥料和贵金属，并对处理后的污水进行再利用。
1. 城市卫生简史图1. 罗马的马克西玛下水道，作者：Agostino Tofanelli（1833年）。[DR，来自http://www.cosmosvisions.com]最早的排水系统建于古代，如古罗马著名的马克西马下水道（图1）。罗马帝国灭亡后，排水系统逐渐被废弃。污水、粪便和其他废弃物被直接排放，造成恶臭、井水污染和许多疾病。
在19世纪接踵而至的霍乱疫情席卷全球之后，19世纪50年代的卫生主义运动提倡建造地下排水系统（图2），将生活污水、雨水和街道水直接排入河流或海洋。因此，巴黎市污水管网的长度从1853年的150公里增加到1890年的近900公里（目前约2500公里）。在1894年颁布实施的一项法律强制要求巴黎的建筑物将其废弃物、雨水以及黑水[1]排入新建设的（所谓的合流制）排水系统[2]。污水系统的概念就这样出现了。
图2. 1861年纳达尔拍摄的巴黎下水道照片。[公共领域，来自Wikimedia Commons]直到20世纪60年代，新城区和新城市才开始建设分流制排水系统，分别收集和处理生活污水和雨水。由污染性工业活动所产生的废水不能直接排入污水系统，必须由工业部门自行处理。鉴于污染物性质和处理工艺的多样性和特殊性，