רוב הבתים והעסקים שולחים את מי השפכים שלהם למתקן טיהור שבו מסירים מזהמים רבים מהמים. מתקני טיפול בשפכים בארצות הברית מעבדים כ-34 מיליארד גלונים של שפכים מדי יום. שפכים מכילים חנקן וזרחן מפסולת אנושית, מזון ומסבונים וחומרי ניקוי מסוימים. ברגע שהמים מנוקים לתקנים שנקבעו ומפוקחים על ידי פקידי מדינה ופדרליים, הם בדרך כלל משוחררים לגוף מים מקומי, שם הם יכולים להפוך למקור לזיהום חנקן וזרחן.
חלק ממתקני טיהור שפכים מסוגלים להסיר יותר חנקן וזרחן מהזרמות שלהם מאחרים, בהתאם לציוד שלהם ולאופן שבו הם מטפלים בשפכים. מערכות טיפול משופרות מאפשרות לחלק ממפעלי שפכים לייצר הזרמות המכילות פחות חנקן מאשר מפעלים בשיטות טיפול קונבנציונליות. שדרוג מערכות לטיפול בשפכים הוא לעתים קרובות יקר עבור עיריות ומשלמים תעריפים, אך שדרוגים יכולים לשלם עבור עצמם או בסופו של דבר לחסוך כסף למפעל. מתקני טיהור אחרים מסוגלים להתאים את הפעולות ולהשתמש מחדש בציוד הקיים כדי להסיר חומרים מזינים נוספים. גישה זו, המכונה לעתים קרובות אופטימיזציה, היא בדרך כלל הרבה פחות יקרה משדרוגים, ועבור מפעלים רבים יכולה לגרום לחיסכון בעלויות על ידי הפחתת הביקוש לאנרגיה וכימיקלים לטיפול. במקרים מסוימים, אופטימיזציה יחד עם שדרוגים טכנולוגיים נוספים עשויים להיות נחוצים כדי להשיג את יעדי הפחתת החומרים התזונתיים של הצמח. אסטרטגיות שונות להפחתת עומסי חנקן וזרחן ממפעלי טיהור שפכים ננקטות ברחבי הארץ.