沙湖污水處理廠是武漢市第一座城市污水處理廠（原名為武漢市水質凈化廠），1990年10月投入一級處理運行，1993年12月實現二級處理運行，處理規模為10萬立方米/日。該廠占地面積125畝，下轄東湖路泵站、水果湖泵站、八一路泵站，服務面積16.9平方公里，服務人口近30萬，服務范圍包括水果湖、珞珈山、卓刀泉、中南等區域。
該廠采用傳統活性污泥法工藝，經過處理的水質均達到國家排放標準，尾水由明渠排入長江。截流處理的污水中，其生活污水占75%，工業廢水占25%。為進一步保護東湖周邊環境，更好地適應城市發展需要，目前該廠正在進行三期擴建，建成后處理規模將達到15萬立方米/日。
該廠總設計處理規模為15萬m3/d，整個工程分三期建成。一期工程由中國市政工程中南設計院設計，設計處理規模為5萬m3/d，采用傳統活性污泥法二級處理工藝，于1993年正式投入運行。二期擴建工程由武漢市市政工程設計研究院設計，設計處理規模為5萬m3/d，采用常規一級處理工藝，于2001年開工，2003年元月竣工投入運行。三期工程由中國市政工程中南設計院和武漢市市政工程設計研究院聯合設計，主要工程內容是將一期（5萬m3/d）的傳統活性污泥法工藝改造為倒置A2/O工藝；將二期日處理5萬m3的一級處理工程擴建改造為日處理10萬m3的A2/O二級處理系統，三期工程于2005年底完工，使該廠總處理規模達到15萬m3/d。該廠一、二、三期工程總投資約1.6億元。