ในพื้นที่ลุ่มน้ำทะเลสาบสงขลาจะประกอบด้วย 24 เทศบาล ได้แก่ เทศบาลนคร 2 แห่ง เทศบาลเมือง 1 แห่ง และเทศบาลตำบล 21 แห่ง น้ำเสียจากเทศบาลต่างๆส่วนใหญ่ไหลลงคลอง ซึ่งท้ายสุดจะเชื่อมลงสู่ทะเลสาบสงขลา ซึ่งนอกเหนือจากน้ำทิ้งชุมชนแล้วคลองเหล่านี้ยังรองรับ น้ำเสียจากโรงงาน โรงเรียน ร้านอาหาร และกิจกรรมอื่นๆ

จากการประมาณน้ำเสียและปริมาณความสกปรกโดยใช้ข้อมูลสำนักทะเบียนราษฎรในปี 2546 โดยคณะทำงานแก้ไขปัญหาน้ำเสียในลุ่มน้ำทะเลสาบสงขลาในปี 2547 ได้ประมาณการความสกปรกในรูปบีโอดีจากชุมชนประมาณ 14,200 กิโลกรัมต่อวัน จะเห็นได้ว่าพื้นที่ที่สำคัญ คือ เทศบาลนครหาดใหญ่ เนื่องจากมีประชากรมากที่สุด รองลงมาคือ เทศบาลตำบลสิงหนคร และเทศบาลเมืองพัทลุง

ในพื้นที่ทั้ง 24 เทศบาล มีเพียงเทศบาลนครหาดใหญ่และเทศบาลนครสงขลาเท่านั้นที่มีระบบบำบัดน้ำเสียส่วนกลาง โดยที่เทศบาลนครหาดใหญ่ใช้ระบบบำบัดน้ำเสียแบบ stabilization pond และ wetland มีความสามารถในการรองรับน้ำเสีย 138,000 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน ส่วนเทศบาลนครสงขลาใช้ระบบบำบัดน้ำเสียแบบ aerated lagoon มีความสามารถในการรองรับน้ำเสีย 35,630 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน