虎頭溪排水、許縣溪及潭頂溪為鹽水溪豐化橋上游主要支流，並於豐化橋一帶匯入鹽水溪，鹽水溪為臺南市重點整治河川之一，自豐化橋測站起，匯流水質則多屬中度至嚴重污染，且該區BOD5污染貢獻量佔鹽水溪流域34.7%，顯示豐化橋一帶之水質整治有其急迫性，其中虎頭溪排水BOD5污染貢獻量約佔豐化橋污染量64.84%，對鹽水溪豐化橋測站水體水質產生直接而明顯的影響。市府水利局已獲得環保署補助經費辦理「虎頭溪排水水質改善工程」，預期工程完工後可處理水量為7,000DCMD，屆時將能有效改善鹽水溪上游污染負荷。
「虎頭溪排水水質改善工程」工程總經費約新台幣6,700萬元，環保署補助3,600萬元，市府編列3,100萬元，預計將於105年8月發包，主體工程計17個月(包含3個月試運轉作業），預計於107年初完工並接續進入功能成效評估，放流水質可達到BOD5(生化需氧量)<=9.1mg/L ，SS(懸浮固體)<=8.0mg/L，NH3-N(氨氮)<=1.3mg/L。正式運轉期間預計BOD5污染削減量為118.8kg/day ，削減率為67.9%，NH3-N污染削減量為22.1kg/day，削減率為70.2%，可減輕虎頭溪排水污染情勢及改善鹽水溪主流污染負荷。
為改善本市水岸環境，水利局不遺餘力積極辦理水質淨化工程，並營造生態環境，致力推動市府 親水大台南旗艦計畫，以達成「不淹水、乾淨水、親近水」之重要目標，期在政府與民間共同的努力下，營造更好的生活品質。
本計畫預計於虎頭溪排水右岸新市區永新路公有地為優先推動水質改善工程場址。基地位置位於新市區永就段857地號，總面積約4,258.00平方公尺。 截流工法採於虎頭溪排水設置截流溝，利用重力管渠引污水至新設沉砂池內，於進流抽水井採動力方式輸送水體至後端處理單元。本計畫設計水質淨化工法採接觸曝氣法，污水處理流程為沉砂池→進流抽水井→接觸曝氣氧化池→沉澱池→放流虎頭溪排水；污泥處理流程則以污泥曬乾床降低污泥含水率，再委由槽車合法清運。