随着城镇化的快速发展，我国面临着城镇污水处理能力不足，水环境持续恶化等突出问题。
由于我国各区域之间经济发展状况不同，所处地理位置不同，总体规划布局不同，城市管理运行效率不同，导致城镇污水管理和处理水平参差不齐，存在诸多问题需要化解。
首先，污水处理设施的规划和建设未能与城镇化进程相匹配。污水处理设施主要包括污水处理厂、污水收集管网及其他一些配套设施。近十年来，我国污水处理厂的数量飞速增长，污水管网里程数也快速增加。然而，污水处理设施的规划和建设却未能完全与城镇化进程相匹配。部分地区污水处理厂规划和建设过于超前，建设完成后实际收纳污水较少，部分污水处理设施长期闲置；或者建设的污水处理厂处理能力严重落后于地区经济发展速度，现有污水处理厂超负荷运转，处理能力之外的污水只能直排外环境。
其次，污水处理设施无法稳定发挥处理效果。近些年，随着污水处理厂数量的飞速增长，对专业的运行管理人员的需求大幅增加，然而，符合要求的人员却比较缺乏，导致部分污水处理厂无法得到科学有效的管理，无法全面发挥污水处理厂的处理效果；地方环保部门对污水处理厂的检查频次低、监管不到位，在日常的监督检查中走过场，日常的监督性监测和在线监测系统等监控手段未有效利用，未及时掌握污水处理厂的运行状况，部分污水处理厂运行管理人员不尽心尽责进行管理；部分工业企业将未处理达标的工业污水或者超出企业承载能力的事故污水直接排入下水管网，对污水处理厂的运行稳定性产生冲击，个别情况甚至会导致生化系统的崩溃、污水处理厂停运，而含较高浓度重金属等污染物的工业污水则会导致污泥中的部分指标严重超标，只能按照危险废物进行处置；部分地区制定的污水处理费收取标准偏低，且无法完全收取到位，部分地方**由于财政比较困难，对污水处理的补贴不足甚至挪用污水处理费，无法将相关费用及时拨付到位。
第三，污水处理产物尚未得到有效处置。虽然我国大部分城镇污水经过了污水处理设施的处理且达到排放标准，但是未得到有效处置的污泥和大量直排的中水仍然持续污染水体和土壤，城镇污水处理难题尚未真正化解。环境保护部于2010年下发了《关于加强城镇污水处理厂污泥污染防治工作的通知》，然而，当前污水处理厂产生的污泥仍未得到有效处置。当前污泥处置以垃圾填埋场填埋为主，但是过高的含水率使得垃圾填埋场产生滑坡、渗滤液大幅增加等问题，部分垃圾填埋场甚至因此拒绝接受污水处理厂的污泥；通过工业窑炉进行焚烧处置则成本较高，且处置能力有限，处置的比例非常低；污泥处置不畅导致污水处理厂减少排泥甚至不排泥，排放的污泥露天堆放，随意抛弃、倾倒现象成为常态，使得水体和土壤受到了持续的污染。
