曹杨污水处理厂工程共分三期工程，工程建设单位均为上海市城市排水管理处，其中第一期设计单位为上海市政工程设计研究院，第二、三期设计单位均为上海市城市建设设计院，工程施工单位为青浦水利工程公司。
曹杨污水处理厂位于上海市西北角的曹杨新村内。污水厂第一期工程建于1954年，1955年正式投入使用，一期工程原设计日处理能力为5700 m3，投资约115万元，为当时曹杨地区约4万人服务；1960年曝气池的运行方式由传统曝气池改为吸附再生法，使处理能力达到8000 m3/d。随着新村规模的不断发展和人口的增加，设备的处理能力已日益跟不上污水量的增加，1976年开始筹建第二期工程，投资360万元，增加处理能力1.2万m3/d，1980年正式投产。1984年又增建日处理量1万m3/d的三期工程，1987年正式投产，工程投资约450万元。三期扩建工程完成后，曹杨污水厂处理量达到3万m3/d。厂所属的污水输送泵站有兰溪路泵站、真如泵站、水塘泵站共3座泵站。
工程设计进水水质为：BOD5 200～250 mg/L，SS 300～350 mg/L；设计出水水质为：BOD5≤20mg/L，SS≤30 mg/L。
主要设计参数：（1）曝气沉砂池，设计停留时间101 s，曝气量80 m3/h；（2）初沉池(斜板)：水力负荷 4.17m3/(m2·h)，停留时间 0.58 h；（3）曝气池：设计污泥负荷 0.22~0.35 kg BOD5/(kg MLSS·d)，曝气强度 5.5~6.2 m3/(m2·h)，水力停留时间 6.3~8.9 h，污泥回流比 40%；（4）二沉池，一期 (平流)水力负荷1.74 m3/(m2·h)，停留时间0.96 h；二期 (斜板)水力负荷2.5 m3/(m2·h)，停留时间1.14 h；三期 (竖流)水力负荷0.93 m3/(m2·h)，停留时间2.0 h；（5）污泥浓缩池，停留时间 1.8 d。
本工程中采用的设备均比较成熟，污水、污水的提升及输送均采用立式离心泵，格栅、鼓风机等均为国内优质产品，其中大部分控制及调节闸阀及闸门均采用手动控制。
曹杨污水厂实际运行中，进水BOD5为350～400 mg/L，SS 320 mg/L，出水BOD5 ≤10mg/L，SS ≤10 mg/L，出水水质相当好。污水厂实际运行水量约为24000 m3/d。工程实际运行电耗为0.33 kWh/m3，运行费用为0.51元/m3，工厂运行管理污泥处理部分采用二班制，污水处理采用三班制。
至1995年，引进阿法拉伐的离心脱水机对湿污泥池贮存的污泥进行浓缩脱水，脱水后的污泥外运至填埋场进行卫生填埋。