污水下水道為先進都市必要的公共設施之一，可改善河川水質外，也讓後巷更為明亮及衛生。桃園市已規劃12處污水下水道系統，整體推動策略是採政府自辦及促參方式同步併行，112年度用戶接管戶達2萬7,112戶，全國第一，榮獲全國污水建設最高「優等」殊榮，截至今年3月全市總計接管22萬5,019戶，公共污水下水道普及率達24.81%，較升格前成長9.6倍，將以每年至少成長3萬戶為政策目標。
生活污水透過用戶接管的方式，蒐集至水資源回收中心處理過後，將乾淨的放流水排放到河川，降低對自然環境的衝擊。目前桃園所轄水資源回收中心共有12座，每日約11.5萬噸放流水，開放給民眾免費取用，作為非接觸人體次級用水，並首度嘗試將放流水，提供附近稻作灌溉使用，112年收割水稻經第三方公正檢測單位檢驗符合食安規範，且產量及品質均高於使用原有灌溉水源的水稻田，放流水中的氨氮可減少農民氮肥用量，對環境更友善，未來將視試驗結果擴大供灌範圍。
為了提供產業更多元的用水選擇，分別於桃園北區、文青水園、中壢水資源回收中心推動「再生水計畫」，其水質相當於自來水，每日規劃供水量至少21萬公噸，預計於今年下半年率先提供桃園煉油廠1萬公噸的再生水，未來將陸續滿足桃園航空城、華亞科技園區、觀音工業區、龍潭科學園區的產業使用需求，藉以減少石門水庫的負擔。
桃園市政府為了提高家戶接管意願，除了推動「三免兩補」政策，免費為家戶接管，免費鑑界、免費後巷改造，以及補助大樓污水改管、補助住宅雨污分流改管外，並透過公民參與，融入在地人文特色，成功扭轉近200條後巷環境髒亂的刻板印象，形塑空間美學。
隨著下水道管網系統以及水資源中心建設的愈趨完善，未來管線資料建檔管理及污水處理廠的操作維護益形重要，桃園市政府特別建置「桃園下水道雲端智慧管理系統」，藉由使用IoT, AR, GIS等科技技術，監控下水道管網是否有雨污混流或異常水流，充分掌握下水道系統的最新狀況，節省大量巡檢人力與時間。同時提供民眾線上申辦接管業務，以網路代替馬路，大幅提升為民服務品質，榮獲2023年第七屆「全球智慧50大獎」（Smart 50 Awards）的肯定。
桃園是一座人口、產業都持續成長的城市，用水需求也同時成長，但因氣候變遷，近年來降雨時間與空間分佈不均，導致缺水的危機越發嚴重，因此桃園市政府積極將生活污水有效收集處理，並將處理後的放流水淨化為再生水，做為產業用水，讓污水不再是水生命周期的終點，而是水資源再生的起點，不浪費任何一滴水，達成水資源永續循環利用的目標。
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