济南市位于山东省综合河道--小清河的上游。随着济南市工业生产的发展，城市人口的递增，工业废水和生活污水排出量日趋增多，大量未经处理的污水直接排入小清河。而小清河每年的枯水期达4个月以上，又无清水之源，致使小清河污染十分严重，终年黑臭，鱼虾绝迹，不但直接污染了济南市区的泉水和地下水，而且对小清河下游地区的农业生产和人民生活造成了危害，同时对渤海湾也造成了一定的污染。因而污水治理已成为济南市当前需要迫切解决的问题之一。
1 工艺及运行概况
济南市水质净化一厂是国内首批利用奥地利政府贷款建设的现代化污水处理厂之一。设计日处理水量为45万m3，服务面积为108 km2，分两期建设。一期工程于1995年7月建成， 1998年6月正式运行，日平均处理污水22万m3。污水来自市区合流制下水道。在合流制下水道出口端设置污水截流泵站，污水通过截流泵提升后由专用污水管道送入污水处理厂。根据设计时的调查预测，污水中工业废水占52%，生活污水占48%，设计水量中未考虑初期雨水截流量。
污水处理部分的设计采用常规生物法去除工艺。
污水进厂前设有总闸门一道，在总闸门前另有直接排放小清河的溢流管道。污水进厂后经自动粗格栅进入集水池，在集水池内设有10台潜水泵，污水提升后经细格栅进入旋流沉砂池去除砂粒，再经初沉池去除大部分悬浮固体，初沉出水经厂内高架渠道进入曝气池。曝气池采用循环推流反应形式，其出水经平流式二沉池分离后排入小清河。设计进出水水质见表1 ，现实际进出水水质情况见表2。
表1 设计进出水水质
项 目 BOD(mg/L) COD(mg/L) SS(mg/L)
进 水 260 500 400
出 水 ≤20 ≤100 ≤30
表2 实际进出水水质
项 目 BOD(mg/L) COD(mg/L) SS(mg/L)
进 水 65 200 150
出 水 ≤15 ≤60 ≤30
污泥处理流程：初沉污泥与二沉剩余污泥首先进入前浓缩池，经浓缩后进入蛋型消化池中温消化，使污泥稳定。消化后的污泥经后浓缩池进一步浓缩，减小体积，用带式压滤机进行脱水，泥饼外运处置。
2 工艺的主要特点
2.1 旋流式沉砂池
沉砂池是保证污水厂正常运行的重要设施，在大中型污水厂设计选型时特别受关注。济南污水处理厂选用纵向水力旋流式沉砂池，可保证在不同污水流量时的正常运行。该种形式在国内首家采用。旋流式沉砂池采用水流从池底喷出产生旋流，能有效地分离砂粒表面的腐殖物质，使之不能沉降。由于采用水流而不是空气造成旋流，使易降解的有机物在沉砂池中不能被氧化，污水并不充氧，有利于后续除磷脱氮。设备上以(旋流)泵代替了鼓风机，简化了运行管理。
旋流式沉砂池共设置3座，每座处理能力为最大小时流量的33%。3座沉砂池合建成1组，每座设有单独的吸砂泵，桁架桥跨越全部沉砂池。每座池长45 m，宽3.2 m，水深3.5 m，容积470 m3，设计最小停留时间7.5 min。
水力旋流用水来自沉砂池出水，选用3台潜水泵，每台泵流量为800 m3/h，每池配水力喷嘴20个，沿池长均匀分布，吸砂泵流量为15 m3/h，吸砂泵排出液通过池边水槽进入砂水分离器。
沉砂池自运行以来，经观察除砂效果良好，砂粒大都在池长的前1/3范围内被分离沉降。
2.2 曝气池
曝气池采用氧化沟池形，分2组，每组布置成4个廊道，每个廊道长82～88 m，宽9.5 m，水深7 m，每组容积22 400 m3，总容积44 800 m3。平均水力停留时间4.8 h。在曝气池中，污水被强制形成循环流，其流态具有推流型和完全混合型的双重特点。因此，不但具有较强的抗冲击能力，而且也不易发生短流。
曝气充氧系统采用鼓风射流曝气器，射流器共448个，分成8组，在每个廊道的池底内布设 1组。每组由1台水泵提供工作介质，其中6台工作介质采用回流污泥，2台使用曝气池内混合液。该曝气系统属中微孔曝气，鼓风机送入空气在射流器内与活性污泥充分混合后扩散至池面，因而具有较高的氧利用率，在标准工况下，曝气系统的动力效率可达2.2 kg O2/(kW•h)。射流器的工作介质推动池内水流循环，并使全池污泥保持悬浮状态。运行后经初步测定，在曝气池不同位置的表层、中层和底层采样分析污泥浓度，结果经统计检验，污泥浓度无显著差异。
2.3 蛋型消化池
污泥消化池采用定容式蛋型，共3座，每座尺寸为：最大直径24 m，总高度42.93 m，液体高度40.93 m，每座容积10400 m3。消化池采用预应力混凝土薄壳结构，外加保温层及方形菱镁护板。消化池建有操作楼1座，楼内装有自动电梯，以供操作维修人员上下。此外，楼内还设有管道井，供消化池顶的泥、水、气、电器、仪表等管线的敷设安装。
消化池采用中温消化，由2台沼气锅炉和3套热交换器及3台污泥循环泵组成的污泥加热系统。设计沼气最大产气量为13000 m3/d。冬季最低气温-19.7 ℃，进入消化池泥温为10 ℃，沼气锅炉输入所需能量为2840 kW，其中用于污泥加温约占90%，用于补充热损耗约10%。在冬季所产沼气可以平衡自给，当夏季时可有较大量的沼气供利用。
蛋型消化池与其他消化池相比，有以下特点：①池底不易积砂或积泥，因而不会使有效池容缩小；②易搅拌混合，池内无死区，可使有效池容增至最大；对于同样的混合效果，混合搅拌的能耗低于其他池型；③上部不易集结浮渣；④对于同样的容积，其表面积较其他池型小，因而热损失小；⑤结构稳定，不易产生裂缝；⑥池型呈流线型，较美观。
2.4 管廊
本厂有1.1 km长的地下管廊，以污泥消化区为中心，沿主要处理设施邻近设置。管廊内设电缆桥架，厂内所有电缆(包括仪表信号电缆)均通过管廊入户。污泥管、自来水管道及中水回用管道也铺设在内。在污泥消化区，所有进出泥管、加热系统、进出泥泵、循环泵、消化池、浓缩池的主要管线阀门均安装在管廊内，防水性能好，操作维修极为方便。
2.5 自动控制系统
我厂自动控制系统采用PLC集中控制，全厂共5台PLC，全部安装于中心控制室内。PLC采用德国蒂森公司产品，分别编号为PLC0～4，其中PLC1～4分别与现场MCC(马达控制中心)1～4 相连接，PLC0与中控室内模拟盘连接。PLC之间采用环形连接。PLC0，PLC1分别与2台上位机连接。
厂内控制方式有MCC控制、手动控制、SB(SWITCH BOARD)控制、PLC控制、VDU控制。MCC控制主要是针对一些重要设备进行保护性控制，当其它控制方式反应不及时或损坏时，对设备进行保护性的启动或关闭。手动控制在其它各种方式中优先级最高，当现场打在手动控制方式上时，PLC无控制功能，仅仅监视。当现场打在自动控制方式上时，中控室操作员可通过上位机选择PLC或VDU控制方式。当选择PLC控制方式时，PLC根据现场监测数据来控制设备；VDU方式则是中控室操作员通过上位机直接控制现场设备的运行。
3 运行中存在的主要问题
3.1 运行方式的选择
济南市水质净化一厂于1998年6月开始启动运行，由于进水实测平均COD为200 mg/L，BOD为 65 mg/L，TN为20 mg/L，处理出水COD仅20～40 mg/L，BOD在10～15 mg/L，出水清澈。但由于进水BOD仅为设计值的30%左右，负荷较低，在夏季水温较高的情况下，硝化菌迅速繁殖，出水氨氮曾降至1 mg/L以下，硝酸盐氮高达10 mg/L以上，造成二沉池内污泥大量上浮，影响出水水质。为此现采用类似SBR工艺的间歇曝气方式运行，一方面去除了碳氢有机物，另一方面进行了硝化/反硝化过程，达到了脱氮目的，提高了处理程度。
3.2 出水SS相对偏高
由于负荷低，活性污泥的新老交替缓慢，造成污泥容易老化，出水SS偏高。在低负荷情况下该问题具有一定的普遍性。
3.3 消化系统搅拌力不足
由于设计中存在不足，系统的机械搅拌器无法正常工作。实际运行中加大了污泥循环泵的运行时间，以缓解搅拌不足的矛盾。同时延长污泥在消化池内的停留时间，保证了污泥的消化效果。从2年多的运行情况来看，消化池运行基本稳定，由于池型理想，即使在搅拌力不足的情况下，池底部也未出现泥砂沉积现象。
3.4 污泥出路
拟采用美国技术制作生物有机肥。
3.5 中水回用
现阶段只进行厂内回用，供给污泥脱水冲洗滤布和厂内绿化。
按1999年第21次山东省省长办公会提出的利用我厂中水作为黄台电厂部分补充水的要求，近期正在为一个规模5.5万 m3/d，投资近8800万元(包括输水管线)的中水回用工程进行前期准备工作。
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