הצורך בהקמת מתקן טיהור שפכים מתקדם הובהר עוד בשנות ה-80 של המאה הקודמת. בתקופה הזו השיטה המקובלת לטיהור שפכים הייתה בריכות חמצון, או אגני חמצון, בהם החמצן החיוני לתהליך העיכול של החומרים האורגניים המזהמים סופק באופן ישיר מפני המים. חישובים הראו, שהשטח הדרוש להקמת מתקן טיהור שפכים הפועל בשיטה הזו הוא עצום, ויש למצוא דרכים אחרות הצורכות פחות משאבי קרקע.
השיטה החלופית לשיטת בריכות החמצון היא שיטת הבוצה המשופעלת, או שיטה מכנית-ביולוגית. בשיטה הזאת האגנים אינם חייבים להיות גדולים ורדודים. החמצן מסופק אל עומק הבריכות באמצעים מכניים שונים – מסחררים, מערבלים וכדומה. המים המתקבלים כתוצאה מעיבוד במכון המכני-ביולוגי נקראים מי קולחים. מים אלה (הנקיים ממזהמים) עוברים טיפול נוסף על ידי החדרה לקרקע. החלחול הוא תהליך סינון טבעי נוסף; בנוסף, הוא מספק פתרון לסוגיית אגירת המים שטרם נמסרו לשימוש חוזר. לאחר פרק זמן הדרוש לטיהור הנוסף של מי הקולחים הם נשאבים ומוחזרים לשימוש חקלאי.
המים המתקבלים בסופו של תהליך הטיהור במתקן טיהור השפכים מורשים על ידי משרד הבריאות לשימוש בכל סוגי הגידולים החקלאיים. גופים מקצועיים רבים משתתפים במעקב השוטף אחר פעילות המתקן, ואחר איכות המים המטוהרים, וביניהם משרד הבריאות, רשויות מקומיות רלוונטיות ואגודי ערים, רשות לאיכות הסביבה, המשרד לאיכות הסביבה ואחרות. אנשי מדע וחינוך ממוסדות אקדמאיים שונים (מכון ויצמן, הטכניון, האוניברסיטה העברית ואחרים) עורכים מחקרים מדעיים בנושא.
שפד"ן הוא מתקן טיהור השפכים הגדול בארץ, והוא משרת את כל ערי גוש דן. המכון המכני ביולוגי ומפעל ההשבה הופעלו בסוף שנות השמונים. מתקן טיהור השפכים הוקם על ידי איגוד ערים גוש דן, ומתוחזק על ידי חברת מקורות.
לסיכום, מתקן טיהור שפכים הוא התשובה המודרנית המתקדמת ביותר לסוגיית הטיפול בשפכים, הן התעשייתיים והן הביתיים. טיפול במים מזוהמים במתקן כזה מאפשר למנוע זיהום סביבתי הנגרם כתוצאה משחרוררם של השפכים אל הים או אל הקרקע. בנוסף, הטיפול מאפשר לשוב ולהשתמש במים לצורכי חקלאות ובכך למנוע בזבוזים מיותרים. נראה שבעתיד יקומו מתקני טיהור שפכים נוספים אשר ישמשו מקבצי ישובים או ערים גדולות