沙湖污水处理厂是武汉市第一座城市污水处理厂（原名为武汉市水质净化厂），1990年10月投入一级处理运行，1993年12月实现二级处理运行，处理规模为10万立方米/日。该厂占地面积125亩，下辖东湖路泵站、水果湖泵站、八一路泵站，服务面积16.9平方公里，服务人口近30万，服务范围包括水果湖、珞珈山、卓刀泉、中南等区域。
该厂采用传统活性污泥法工艺，经过处理的水质均达到国家排放标准，尾水由明渠排入长江。截流处理的污水中，其生活污水占75%，工业废水占25%。为进一步保护东湖周边环境，更好地适应城市发展需要，目前该厂正在进行三期扩建，建成后处理规模将达到15万立方米/日。
该厂总设计处理规模为15万m3/d，整个工程分三期建成。一期工程由中国市政工程中南设计院设计，设计处理规模为5万m3/d，采用传统活性污泥法二级处理工艺，于1993年正式投入运行。二期扩建工程由武汉市市政工程设计研究院设计，设计处理规模为5万m3/d，采用常规一级处理工艺，于2001年开工，2003年元月竣工投入运行。三期工程由中国市政工程中南设计院和武汉市市政工程设计研究院联合设计，主要工程内容是将一期（5万m3/d）的传统活性污泥法工艺改造为倒置A2/O工艺；将二期日处理5万m3的一级处理工程扩建改造为日处理10万m3的A2/O二级处理系统，三期工程于2005年底完工，使该厂总处理规模达到15万m3/d。该厂一、二、三期工程总投资约1.6亿元。