本文对城市污水深度处理过程中所采用的复合生物工艺、生物膜深度净化工艺和微絮凝过滤工艺三种实用性技术进行了中试研究。中试研究表明：在复合生物工艺中采用新型生化填料，增加了生物密度，强化了物相传质，提高了容积负荷并强化了二级生物生物处理对氨氮的去除，显著提高了处理效率与出水水质；在生物膜工艺中二级出水中的氨氮、BOD5、COD等污染物得到了有效地去除，尤其是对氨氮的去除效果显著，可以在较短的时间内得到较高的处理效果，同时生物膜挂膜时间短，硝化菌培养快，其出水可以满足景观水体或电厂循环冷却补充水的指标要求，同时也可以与混凝沉淀等其它单元工艺组合，满足其它回用用途的深度处理要求；通过对二级出水微絮凝过滤工艺对脱氮、除磷试验研究表明，二沉池出水采用微絮凝纤维过滤，在相同条件下要比石英砂滤料过滤节省大量的费用。在二级出水脱氮、除磷回用于景观水体的研究中表明，好氧生物膜—微絮凝纤维过滤工艺可以满足二级出水再生回用于景观的深度处理要求，可以达到GB3838-2002《地表水环境质量标准》中Ⅲ～Ⅳ类水体标准。 依据上述三种城市污水深度处理工艺的中试试验的研究成果，结合郑州污水厂回用水综合利用工程的实际条件进行优化设计，制定出三套城市污水回用处理的工艺流程：流程一为曝气生物滤池出水投加液氯后进入接触池，在保证足够的接触反应时间之后，投加混凝剂，经过混合器充分混合之后进入强化微絮凝过滤器，过滤出水；流程二为曝气生物滤池出水投加混凝剂进入混合器充分混合，混合出水进入混凝、沉淀池，投氯后进入砂滤池过滤出水。流程一、流程二的相同点为二级出水先进行生化处理，去除水中的氨氮、BOD5、COD，后进行物化处理段，通过投加铝盐、铁盐形成磷酸盐沉淀，而达到除磷的目的。不同之处在于流程一投药后经过强化微絮凝，然后过滤，流程二为混凝沉淀然后过滤。与以上两个方案不同的流程三是先物化反应后生化反应。通过对试验数据的分析研究，提出了采用曝气生物滤池去除氨氮是高效可行的，其运行周期与进水水质有关，一般为10～15d；氨氮负荷为0.99kg/(m3·d)；气水比为3～4：1；采用混凝(沉淀)—过滤工艺除磷是切实可行的，可选用比较廉价的硫酸铝作为混凝剂，投药量可在100～150mg/L之间；采用混凝—沉淀—过滤方案的絮凝时间可选为10～12min，斜板沉淀清水区上升流速可为2～2.4mm/s，砂滤池滤速可为6～8m/h；采用微絮凝—纤维过滤方案，其滤速可选为30m/h。