水處理的歷史可以追溯到羅馬時期。古羅馬人因為高度重視水的品質而建造了導水管將水輸送到城市的每個角落；他們修建了洗浴池，下水道以及廁所?？梢哉f，每座羅馬城市都是基于下水管網(wǎng)系統(tǒng)而修建的，它們被埋在城市下方，卻在公共衛(wèi)生方面扮演著重要的角色。
世界上最古老的下水道當屬羅馬城里著名的cloaca maxima，其設計之初旨在對古羅馬廣場進行排水，之后隨著羅馬城市化的進程，這個排水道逐漸演變成收集廢水的下水道。
19世紀下半頁，歐洲出現(xiàn)了真正的凈水系統(tǒng)。1854年，約翰.斯諾發(fā)現(xiàn)了中世紀橫掃歐洲的流行病--霍亂的真正致病因。為了消滅這種疾病，他主張將城市污水通過地下管網(wǎng)輸送到遠離城市的郊外。隨著持續(xù)的城市化和人口的增加，這種城市地下管網(wǎng)也得到了高度發(fā)展，達到了上千公里的規(guī)模，并最終產生出“一切至下水渠”的理念。這個地下網(wǎng)絡同時疏散生活污水和雨水，經濟效益和管理上的優(yōu)勢非常明顯。但是，這樣的下水渠卻難以控制突發(fā)暴雨時城市廢水泛濫的緊急情況。于是，介于下水渠和排污點的中間站孕育而生：污水中轉站。
20世紀，隨著人們對環(huán)境污染的認識以及微生物學的發(fā)展，很快便有一些微生物被發(fā)現(xiàn)具有凈化水源的能力，從而被運用在污水中轉站的處理過程中。1914年，一群英國科學家將廢水排入一個富有微生物的鼓泡池并成功將廢水里的有機物降解。到目前為止這仍然是大部分污水處理站的核心技術之一：將廢水加入富有微生物活性泥的鼓泡池以降解其中的碳、氮和磷化合物。