Viimeisen 35 vuoden aikana Pietarin jätevesijärjestelmät ovat kehittyneet valtavasti. Vuoteen 1978 asti jätevedet laskettiin suoraan Nevaan ja Suomenlahteen, toisin sanoen Itämereen. Pietarin kaupungin vesilaitos Vodokanal käsittelee nykyisin 98,4 % kaikesta jätevedestä. Tästä tuli mahdollista, kun laajamittainen jätevesiviemärin rakentamishanke saatiin päätökseen. Sitä juhlistettiin 10.lokakuuta 2013 pidetyssä seremoniassa. Hanke valmistui vuonna, jota Venäjällä vietettiin Ympäristönsuojelun vuotena. Sen lisäksi 10. lokakuuta Pietarin vesilaitos Vodokanal juhli 155-vuotispäiväänsä.
Jätevedenpuhdistuslaitos koostuu usean osan käsittelyjärjestelmästä. Se koostuu:
- kahdesta halkaisijaltaan 4 m ja 12,2 km pitkistä tunneleista, jotka ovat 40-90 metrin syvyydessä
- 8 mikrotunnelista, joiden kokonaispituus on yli 7 600 km
- 64 kuilusta, joiden halkaisija on 6-9 m ja syvyys 10:stä 80 metriin
- 5,2 km pitkästä katuviemäriverkostosta, halkaisijaltaan 0,25-1,2 m
Virtauksen ohjaajasta – korkea tehoisesta pumppausasemasta, joka on rakennettu 90 m syvyisen ja halkaisijaltaan 24 m olevan kuilun pohjalle
Järjestelmän myötä 73 jäteveden laskupaikkaa suljettiin ja Nevaan ei enää päädy 284 000 kuutiota puhdistamatonta jätevettä päivässä. Tämä tarkoittaa lähes 103 miljoonaa kuutiota jätevettä vuodessa; aiemmin ne päätyivät kaikki Nevaan ja Suomenlahteen.
Jätevedenpuhdistusta tehdään Vodokanalin puhdistamolla noudattaen Venäjän ja kansainvälisiä standardeja. Nykyisin Pietari täyttää Itämeren suojelukomission HELCOMin suositukset. Jätevesien kokonaismäärissä fosforipitoisuudet eivät ylitä 0,5 mg/litra, eivätkä typpipitoisuudet 10 mg/litra. (Fosfori ja typpi aiheuttavat sinilevien kasvua, mikä on pahin uhka Itämeren terveydelle.)
Jätevedenpuhdistusta tehdään myös 15 kunnallisella puhdistamolla, mukaan lukien keskiset ja pohjoiset ilmastusasemat sekä kaakkoiset puhdistuslaitokset.
Kaakkoispuolella sijaitsevan puhdistuslaitoksen valmistuminen vuonna 2005 oli laajamittainen investointihanke, joka on malliesimerkki kansainvälisestä yhteistyöstä ympäristönsuojelun ja rahoituksen aloilla. Suuri määrä yrityksiä osallistui sen toteuttamiseen. Tämä projekti oli ensimmäinen kerta, kun julkinen ja yksityinen sektori teki yhteistyötä Venäjällä. Projekti on saanut tukea Pohjoismaiden hallituksilta, kansainvälisiltä rahoituslaitoksilta ja avustusjärjestöiltä.
Pietari oli maailman ensimmäinen miljoonakaupunki, joka löysi ratkaisun lietteenkertymisongelmaan: Tällä hetkellä alueella toimii kolme lietteenpolttolaitosta, jotka Vodokanal on rakennuttanut. Polttoprosessi muuttaa lietteen hajuttomaksi ja vaarattomaksi tuhkaksi tuottaen samalla lämpöä ja sähköä.
Vodokanal käyttää bioindikaattoreita, kuten punasaksirapua taatakseen puhdistetun jäteveden laadun ja jättietanoita, jotka valvovat lietteenpolttolaitokselta pääsevien savukaasujen koostumusta.
Pietarin Vodokanalin virallisten ravinnepäästötietojen mukaan vuosittaiset fosforipäästöt Suomenlahteen ovat viimeisten 35 vuoden aikana vähentyneet 3973 tonnista 433 tonnin, vuodesta 1978 vuoteen 2013. Samalla tavoin typpipäästöt ovat vähentyneet melkein puoleen, vuonna 2013 vuosittaiset typpipäästöt olivat 9303 tonnia, kun vuonna 1978 ne olivat 23 175 tonnia.