行政院環保署為維護及改善河川水質狀況，於91年優先選定二仁溪等9條河川為重點整治河川，又因三爺溪為二仁溪支流，故台南市政府於93年度為改善三爺溪河川水質及達到三爺溪虎尾寮污水處理廠最大使用效益，乃辦理「三爺溪水質污染改善計畫」，在環保署支持下完成5,000m3/day整體運轉效益評估及改善建議，並於93年底完成10,000m3/day截流處理細部設計，95年完成工程施作並操作至今，預計於98年規劃該廠功能提昇，加速三爺溪河川整治。台南市所轄二仁溪主流長65.18公里，流經高雄縣、台南縣、台南市。台南市河段為二仁溪下游距出海口2.16公里，承集三縣市沿岸生活污水、工業污染及畜牧廢水等各項嚴重污染，其二仁溪沿岸之污染源大部分來自工業污染，污染狀況十分嚴重，為改善河川污染情況，行政院環保署補助台南市政府以虎尾寮污水處理廠餘裕量處理三爺溪水，並在灣裡地區設置人工濕地處理當地所產生的生活污水，以降低二仁溪污染負荷。

此外為加強民眾對河川整治之概念，行政院環境保護署並於98年5月22日在國立台南生活美學館召開「民眾參與二仁溪整治、巡守宣導說明會」，由台南市、台南縣及高雄縣數名社區發展會人員共同參與，並邀請到長榮大學河川保育中心洪教授慶宜、高雄縣茄萣鄉舢筏協會蘇理事長水龍說明二仁溪對縣市民眾之重要性並呼籲民眾加入河川整治行列，由源頭污染減量開始做起，將事半功倍。