石湖墟污水處理廠現時屬二級污水處理設施，為上水及粉嶺一帶產生的污水提供凈化服務，平均每日處理8.3萬立方米的污水，迫近9.3萬立方米的設計處理量。由于區內人口增長，鄉村污水收集網絡擴展，石湖墟污水處理廠處理量估計即將于2018年飽和，加上污水處理廠內的污泥處理設施落后，布局設計難以改善氣味控制，渠務署計劃進行擴建改善工程。
渠務署表示，去年先后諮詢上水區鄉事委員會、上水鄉村民及虎地坳村民，村民關注可否將污水處理廠搬到遠離民居的地方，例如沙嶺，也關注擴建改善工程會否令梧桐河水質變差。該署曾研究搬遷到沙嶺的可行性，但由于該處大部分是私人土地，涉及業權眾多及分布散落，徵地需時，加上污水收集網絡若要改道，勢將影響附近交通及環境，所以無計劃搬到沙嶺。
石湖墟污水處理廠擴建改善工程將分階段進行，將該廠的污水處理設施逐步提升至三級水平，并增設氣味控制設施，擴建范圍局限在該廠原址及毗鄰祝運街以北一幅面積約3.2公頃的政府土地，第1A期工程完成后，可將污水處理量提升至每日13.3萬立方米。為盡快改善氣味問題，該署計劃今年中展開前期工程，將現有其中一個二級處理規格的生物反應器及兩個最后沉淀池，提升為三級處理規格的薄膜生物反應器及相關喉管等。
為改善污水處理廠的景觀，渠務署計劃，擴建改善工程將采納宜人的園景設計，大量綠化，設有“再造水”魚池，新建設施大部分埋藏地底，以減低建筑物高度，使污水處理廠更融入四周環境。除了全面覆蓋所有產生氣味的污水處理設施，運載污泥的車輛也會用全密封的容器，減低運送途中可能產生的氣味。將來的行政大樓會增設資訊中心，開放給公眾或教育團體參觀。
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