位于西宁湟水河畔团结桥东侧500米处的西宁市第一污水处理厂始建于2000年，建成后主要担负着城中、城东地区的污水处理任务。初次走进西宁市第一污水处理厂，厂区内绿树成阴、池鱼游戏、亭台有致，绿地环绕，花草遍地，要不是偶尔闻到污水的刺鼻腐臭味，还以为自己置身于公园之中。
作为青藏高原最大的现代化城市污水处理厂，西宁市第一污水处理厂的建成，不仅填补了青海省没有大型污水处理厂的空白，而且结束了西宁市城市生活污水直接排入河流的历史。西宁市第一污水处理厂，属国有污水处理中型企业，厂区占地面积8.9公顷，设计总投资1.7亿元，日处理城市生活污水8.5万吨，污水处理工艺采取鼓风曝气活性污泥法，处理后的水质达到国家二级排放标准，并可进行第二次回水利用和为西宁市宁湖提供水源。项目分二期进行，一期已于2002年7月16日正式投入运行，现拟建西宁市第一污水处理厂二期工程，日处理规模5万吨。三年内完成达标达产工作目标的跨越式发展，大大增强了西宁市城市污水处理能力，对改善西宁市区域水环境质量发挥了重大作用。截至今年9月底，该厂已累计处理城市生活污水9840万吨，平均达标排放率为94.3%，污水处理量占全市日供水量的42.3%。
在污水进水口，来自西宁市城中区、城西区的生活污水又黑又臭，经过格栅拦截、初沉池沉淀等物理方法，预先除去废水中大块悬浮物和泥砂等物质，保证了后续设备正常运转。接着，采用生化方法，在曝气池内利用微生物除去污水中的有机污染物，然后在二沉池里使活性污泥与处理后的污水分离，并使污泥得到一定程度的浓缩。最后，进入排放口中的水已经变得无异味且透明了。
正在运行的污水处理流程，采用了国外进口设备和先进的集散型控制方式，当城市生活污水流向主要管网后，通过污水提升泵房将这些污水汇聚污水处理厂，然后通过粗、细格栅拦截水中的杂质，再经过旋流沉沙、初次沉淀、鼓风曝气、活性污泥法等工作流程，处理后的水质已经达到了国家二级标准，直接排入湟水河。经过处理后的中水可直接用于农田灌溉、园林绿化和牲畜饮用，并为西宁市的宁湖提供水源保障。
厂区和宁湖的绿化用水就是由处理后的中水所提供，污水处理过程中产生的污泥，通过化验重金属完全低于国家规定的标准，一部分被运往垃圾场进行填埋处理，另一部分被附近的农民拉去当作农作物的肥料。