許縣溪、虎頭溪排水及潭頂溪為鹽水溪豐化橋上游主要支流，並於豐化橋一帶匯流而成鹽水溪，流域涵蓋龍崎區、新化區、新市區、關廟區、左鎮區及山上區等地。其中，新化區之生活排水主要排入虎頭溪及許縣溪，故自豐化橋測站起，因民生污水匯流，水質則多屬中度至嚴重污染，河水烏黑並發出臭味，部分河段已呈厭氧狀態，嚴重影響環境品質。為有效改善鹽水溪水質，減輕鹽水溪上游污染負荷，市府水利局擇定虎頭溪排水設置水質淨化場，並獲取行政院環境保護署補助工程經費3,674萬元市府負擔1,978萬元合計5,652萬元，目前該水質淨化場已於106年8月10日完成第一階段主體工程，現正辦理試運轉。
水利局表示，「虎頭溪排水水質改善工程」位於新市區永就社區旁，於105年11月1日發包興建，並於106年8月10日完成第一階段主體工程施作，隨即於106年8月24日進入90個日曆天功能試運轉階段，預計106年11月22日處理單元試運轉完成並投入臺南市鹽水溪水系水質淨化工作行列。虎頭溪排水水質淨化場設計處理水量約為7,000 CMD，BOD5及SS進流水質設計參數分別約為35.0 mg/L及25.0 mg/L，NH3-N濃度為4.5 mg/L，本場自虎頭溪導入進流水經接觸曝氣法改善處理後，預計放流水質BOD5、SS及NH3-N分別約為9.1 mg/L、8.0 mg/L及1.3 mg/L，經換算，BOD5可削減181.1 kg/day（削減率73.9%），SS可削減118.8 kg/day（削減率67.9%），NH3-N可削減22.1 kg/day（削減率70.2%），可減輕虎頭溪排水線污染情勢及改善鹽水溪主流污染負荷。
除了「虎頭溪排水水質改善工程」完工後新增一座水質淨化場投入水質改善行列之外，臺南市政府水利局於鹽水溪水系既有運轉中水質淨化場還有「新市排水礫間水質淨化場」、「永康滯洪池水質淨化場」、「永康大排水岸生態礫間淨化場」及「安順排水水質淨化場」共計4座水質淨化場，肩負守護鹽水溪水質改善的重責大任。臺南市水利局說明「治水、淨水、親水」是市府推動親水大台南旗艦計畫之重要目標，其中水質淨化為重要一環，市府亦積極辦理各項水質淨化設施，為鹽水溪水環境奠定更為舒適宜人的生活空間。