Im Jahr 1985 konnte Mühlheim eine neue Kläranlage am rechten Donauufer flussabwärts in Betrieb nehmen. Am Standort der bisherigen Kläranlage wurde ein erstes Regenüberlaufbecken mit einem Volumen von 372 m³ erbaut. Die neue Kläranlage war zunächst auf 4.500 Einwohnerwerte (EW) ausgelegt.
Im Jahr 1988 wurde die simultane aerobe Schlammstabilisierung um eine Fällungsstufe zur chemischen Phosphorentnahme ergänzt.
Am 08. Januar 1994 erfolgte der Abschluss einer öffentlich-rechtlichen Vereinbarung zwischen der Stadt Mühlheim und der Gemeinde Mahlstetten über den Abwasseranschluss der Gemeinde Mahlstetten an die Mühlheimer Kläranlage. Nach Fertigstellung des Zuleitungskanals erfolgte der Anschluss dann im Jahre 1996.
Im Jahr 2001 erfolgte eine Ertüchtigung der Kläranlage. Die Kapazität der Klärwerkstechnik konnte so auf 7.750 Einwohnerwerte erhöht werden.
Im selben Jahr fanden Gespräche über einen Abwasseranschluss der Nachbargemeinde Kolbingen statt. Wie bereits beim Anschluss der Gemeinde Mahlstetten zeigte die Wirtschaftlichkeitsberechnungen dass sich Neubau einer eigenen Kläranlage oder Anschluss an die Kläranlage Mühlheim ungefähr die Waage halten. Die Entscheidung der Gemeinde Kolbingen, an die Kläranlage Mühlheim anzuschließen, ist auch ein wichter Beitrag des Umweltschutzes.
Im Jahr 2004 erstellt die Gemeinde Kolbingen ein zusätzliches Nachklärbecken sowie die elektrotechnische Anbindung des Regenüberlaufbeckens.
Am 21.12.2004 fand die Gründungsversammlung des Abwasserzweckverbandes Donautal – Heuberg statt.
Im Jahr 2005 folgen die elektrotechnische Anbindung der weiteren Regenüberlaufbecken sowie der Einbau eine UV-Anlage im Auslaufbauwerk zur Donau.