該工程位于大港污水處理廠區內東部，規劃占地面積4.4萬平方米，二期工程最終設計處理能力為2萬噸/日。本期建設污水處理能為0.5萬噸/日，主要采用水解酸化+生物接觸氧化+高級催化氧化+連續膜過濾法處理工藝處理園區工業及生活污水。出水水質可分別達到《污水綜合排放標準GB8978-1996》中一級標準和《城市污水再生利用工業用水（循環冷卻水）水質》GB/T19923-2005標準要求。

大港城區南部區域位于大港石化產業園區內，大港污水處理廠（二期）工程由大港石化產業園區管委會下屬的天津海港石化投資發展有限公司負責投資建設。該項目建成后，可以從根本上改善石化園區及周邊地區水環境，提高園區和大港城區環境質量。