處理單元包括截流設施、進流抽水井、沉砂除油池、礫間接觸曝氣池、消毒池、放流景觀池等。主要以現地處理技術之礫間接觸曝氣工法，藉由礫間槽體中以礫石疊置，作為生物載體，提供大表面積使附著性微生物生成生物膜，於好氧環境下藉由微生物吸附、分解及氧化污水中有機污染物質，達到污染削減及淨化水體水質目的。污水經截流後，經動力方式泵送至沉砂除油池，各處理單元水流以重力方式銜接，並經後端礫間工法處理後，以重力方式放流回惠來溪流域。
惠來溪水質淨化工程，設計處理污水 15,000 CMD，針對晴天民生污水，生化需氧量(BOD)平均去除率為90.0%、懸浮固體(SS)平均去除率為75.0%、氨氮(NH3-N)平均去除率為85.0%。