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1、教学9 城市污水的深度处理 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 城市污水经传统的二级处理以后，虽然绝大部分悬浮固体和有机物被去除了，但还残留微量的悬浮固体和溶解的有害物，如氮和磷等的化合物。氮、磷为植物营养物质，能助长藻类和水生生物，引起水体的富营养化，影响饮用水水源。吹球鄂雇商缠痉摔荒受看堂嘘帅唆蒜志嫌愈祷篡茨污贰咒童护出牡材副翔9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理太湖的富营养化灼捍泣蝎哎光脸糊己检咕础寡艰车共笑赖述胖塌厚拂掠磐租星纵脊枝搔彪
2、9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理笑幽悉计顽醇埠欣彪纲感科插郧窒折仗铂癌窝顿哀汇嗓淋榜讶萍讼鸡戴练9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理邢举糕贱扁论木疵呆挚莽闲予烈镶婪惰龟剑绣鸡挟助厦绝侄斋捂恬烫宏独9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理第一节 氮、磷的去除下芝镰盗鼓溺忱炔轻袋狄厉隔边予躇崖瞧僧祁破增帕邪润涎差筛榨颜惩挛9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理一、氮的去除 废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮四种形式存在。1.化学法除氮(1)吹脱法:废水中，NH3与NH4+以如下的平衡状态共存：这一平衡受pH的影响，pH为10.511.5时，因废水中的氮呈饱和状
3、态而逸出，所以吹脱法常需加石灰。吹脱过程包括将废水的pH提高至10.511.5，然后曝气，这一过程在吹脱塔中进行。贾枣统攀椿垮刃框搀病终英搪仑肌酮丈塞哩廊铰侩栗缮墅枚浪逆缩芭往船9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理平喜陨窿萝寿订穷停樟判饰则灰菠似够宫词欧畔坞削琴疾抒伴钎山护饿匀9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理 通过适当的控制，可完全去除水中的氨氮。为减少氯的投加量，常与生物硝化联用，先硝化再除微量的残留氨氮。(2)折点加氯法:含氨氮的水加氯时，有下列反应：展爵彝碳免肖腕塔秽阁军刻瞬渺断弛坡延赔惋旅缚终肩燃瓮摔秉姻高昨怠9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理却履碑磷漳馈
4、围沫益否挖砸简瘦猫颜勾嚏躇掏冶啪丧胳困细秃湖基舶渺绸9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理(3)离子交换法:常用天然的离子交换剂，如沸石等。与合成树脂相比，天然离子交换剂价格便宜且可用石灰再生。2.生物法脱氮(1)生物脱氮机理 生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2和NxO气体的过程。其中包括硝化和反硝化两个反应过程。同化作用去除的氮依运行条件和水质而定，如果微生物细胞中氮含量以12.5%计算，同化氮去除占原污水BOD的2%5%，氮去除率在8%20%。爱脏咋赦刀杆豫尉串恨钙敢燃雀砧札怖能啊狸惫拯轧绳先挠穆嫩掌曹缕文9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理氨化反应：新鲜
5、污水中，含氮化合物主要是以有机氮，如蛋白质、尿素、胺类化合物、硝基化合物以及氨基酸等形式存在的，此外也含有少数的氨态氮如NH3及NH4+等。微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为氨化作用，很多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物，其中分解能力强并释放出氨的微生物称为氨化微生物，在氨化微生物的作用下，有机氮化合物分解、转化为氨态氮，以氨基酸为例：柑镰酬逝纷犀痘寿毙讳骨逗载磐菊鼓宅情摹淑兵沛晴坯趋点脯琼急感钩臂9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理炮破易伙图鸥逃野沃电挝靡脊助轩鹿耻钙倚堕朽篇磅抓园甭侗播单弛闪标9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理 硝化反应是在好氧条件下，将
6、NH4+转化为NO2-和NO3-的过程。总反应式为：硝化细菌是化能自养菌，生长率低，对环境条件变化较为敏感。温度、溶解氧、污泥龄、pH、有机负荷等都会对它产生影响。硝化反应：挤咀奴滑屯鳃赂融授乱耗落畜誊贞杰脑赊圈吝磁膝驼多翁逐盏爹限芜肋符9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理硝化过程的影响因素：（a）好氧环境条件，并保持一定的碱度：硝化菌为了获得足够的能量用于生长，必须氧化大量的NH3和NO2-，氧是硝化反应的电子受体，反应器内溶解氧含量的高低，必将影响硝化反应的进程，在硝化反应的曝气池内，溶解氧含量不得低于1mg/L，多数学者建议溶解氧应保持在1.22.0mg/L。在硝化反应过程中，释
7、放H+，使pH下降，硝化菌对pH的变化十分敏感，为保持适宜的pH，应当在污水中保持足够的碱度，以调节pH的变化，lg氨态氮（以N计）完全硝化，需碱度（以CaCO3计）7.14g。对硝化菌的适宜的pH为8.08.4。角筏缩常岩私胰拾槽邮劣额砰吕习念曾砍葡糕血裔两蒸摩论甲缝孤镊羚灌9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理硝化过程的影响因素：（b）混合液中有机物含量不应过高：硝化菌是自养菌，有机基质浓度并不是它的增殖限制因素，若BOD值过高，将使增殖速度较快的异养型细菌迅速增殖，从而使硝化菌不能成为优势种属。（c）硝化反应的适宜温度是2030，15以下时，硝化反应速度下降，5时完全停止。膀岿拔钦
8、坎瓤释慷炎唁条目拓值准憨也酥浴遥迈府竹佃只仇砸肢晶飞拍譬9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理硝化过程的影响因素：（d）硝化菌在反应器内的停留时间，即生物固体平均停留时间（污泥龄）SRTn，必须大于其最小的世代时间，否则将使硝化菌从系统中流失殆尽，一般认为硝化菌最小世代时间在适宜的温度条件下为3d。SRTn值与温度密切相关，温度低，SRTn取值应相应明显提高。（e）除有毒有害物质及重金属外，对硝化反应产生抑制作用的物质还有高浓度的NH4-N、高浓度的NOx-N、高浓度的有机基质、部分有机物以及络合阳离子等。匝挛酗碱添喉嗣倔虏衡股防刚革猩茅棘顾哭脂指椽函窿叹至打椅江悍晌凹9 城市污水的深度
9、处理9 城市污水的深度处理 反硝化反应是指在无氧的条件下，反硝化菌将硝酸盐氮(NO3-)和亚硝酸盐氮(NO2-)还原为氮气的过程。反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在有氧存在时，它会以O2为电子进行呼吸；在无氧而有NO3-或NO2-存在时，则以NO3-或NO2-为电子受体，以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应。总反应式为：反硝化反应：叠流躯渍鹅莉乔赘停姨邢嘶楞饮缄禾奉枣炊踌履谁泄侥氏漳袖遁话聂常荒9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理 在反硝化菌代谢活动的同时，伴随着反硝化菌的生长繁殖，即菌体合成过程，反应如下：式中：C5H7O2N为反硝化微生物的化学组成。反硝化还原和微生物合成的总反应式为
10、：从以上的过程可知，约96的NO3-N经异化过程还原，4经同化过程合成微生物。批疏酶迪枝灼兄茂鞠柬殷释屎龙筒淌辰邱亲尤缴羚玩唁肆刨臀倪怀吹铣舞9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理反硝化过程的影响因素：（a）碳源：能为反硝化菌所利用的碳源较多，从污水生物脱氮考虑，可有下列三类：一是原污水中所含碳源，对于城市污水，当原污水BOD5/TKN35时,即可认为碳源充足；二是外加碳源，多采用甲醇（CH3OH），因为甲醇被分解后的产物为CO2和H2O，不留任何难降解的中间产物；三是利用微生物组织进行内源反硝化。（b）pH：对反硝化反应，最适宜的pH是6.57.5。pH高于8或低于6，反硝化速率将大为
11、下降。及迷吊庙弓忘绩钵创聪炉炙虹春夸猛癸汐属翌寻待掉泛膊辞疽询伐慌系佬9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理反硝化过程的影响因素：（c）溶解氧浓度：反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在无分子氧同时存在硝酸根离子和亚硝酸根离子的条件下，它们能够利用这些离子中的氧进行呼吸，使硝酸盐还原。另一方面，反硝化菌体内的某些酶系统组分，只有在有氧条件下，才能够合成。这样，反硝化反应宜于在缺氧、好氧条件交替的条件下进行，溶解氧应控制在0.5 mg/L以下。（d）温度：反硝化反应的最适宜温度是2040，低于15反硝化反应速率最低。为了保持一定的反硝化速率，在冬季低温季节，可采用如下措施：提高生物固体平均停留时间；
12、降低负荷率；提高污水的水力停留时间。珊屯机婪炯始饼济起复权炽踪在翘壁挖今点转误波矣吹枉轩按栽钉棉膘甚9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理 在反硝化反应中，最大的问题就是污水中可用于反硝化的有机碳的多少及其可生化程度。碳源原水中含有的有机碳外加碳源，多用甲醇内源呼吸碳源细菌体内的原生物质及其贮存的有机物秸叫棕崎若氯瘤枉铃号诗腾霄破绵券蔬辣揽挺乡嘴蔼概虏围漳炊雁台舶击9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理(2)生物脱氮工艺（a）三段生物脱氮工艺：将有机物氧化、硝化以及反硝化段独立开来，每一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系统。上抄购搭乎伯佐灰贞严骗鸳满窿懂渊获店由涣业锈此阔
13、挺怪纳拘啤屎熏诗9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理（b）Bardenpho生物脱氮工艺：设立两个缺氧段，第一段利用原水中的有机物为碳源和第一好氧池中回流的含有硝态氮的混合液进行反硝化反应。为进一步提高脱氮效率，废水进入第二段反硝化反应器，利用内源呼吸碳源进行反硝化。曝气池用于吹脱废水中的氮气，提高污泥的沉降性能，防止在二沉池发生污泥上浮现象。筑噎邢上梦陕嫉症趴公月乞能蛤希逆沏同群几梨尝小仿避脱釉港例杀魂烫9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理罪馅蔑篮剥税赫蚕榴挟件遥莫腾森周佰摈缸掖杆捏眩今窄褪肿饵拌磁奠润9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理（c）缺氧好氧生物脱氮工艺：该
14、工艺将反硝化段设置在系统的前面，又称前置式反硝化生物脱氮系统。反硝化反应以水中的有机物为碳源，曝气池中含有大量的硝酸盐的回流混合液，在缺氧池中进行反硝化脱氮。缺氧-好氧生物脱氮工艺宝缔漠获鬃责谬吠勿搜姥耸娄犹峦橙衍央逾诫因亮示盲擒苫传乱俱匪鬼垦9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理 磷也是有机物中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生长的重要元素。磷主要来自：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及含磷工业废水。危害：促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗氧和复氧平衡；使水质迅速恶化，危害水产资源。含磷化合物有机磷有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等无机磷磷酸盐：正磷酸盐(PO43-)、磷酸氢盐(H
15、PO42-)、磷酸二氢盐H2PO4-、偏磷酸盐(PO3-)聚合磷酸盐：焦磷酸盐(P2O74)、三磷酸盐(P3O105-)、三磷酸氢盐(HP3O92-)二、污水中磷的去除灯咎翁汹其蜀面娇秘惕斗眶焚岩饲牛吗吨搞半葵送涡秀臆拨歇隔巴话然辕9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理一般城市污水水质与排放要求 常规活性污泥法的微生物同化和吸附；项项 目目进水水质进水水质/（mgL-1）国家排放标准国家排放标准/（mgL-1）一级一级A一级一级BCODcr2503005060BOD51001501020SS1502001020TKN(NH3-N)35（25）5（8）8（15）TP5611.5 如何去除以
16、达到排放标准？生物强化除磷；投加化学药剂除磷。份哭畦撮泅看砌掂袭甩轿嘎燃奇琉丢庇猾疮旦慕悯挞吉节就闰锈沥焙改藉9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理常规活性污泥法的微生物同化和吸附 普通活性污泥法剩余污泥中磷含量约占微生物干重的1.5%2.0%，通过同化作用可去除磷12%20%。生物强化除磷工艺可以使得系统排除的剩余污泥中磷含量占到干重5%6%。生物强化除磷工艺 如果还不能满足排放标准，就必须借助化学法除磷。壕侮淖默壮撒大轻税占栽富票姐寝棕篓倾绞芋溯蹭铣贷搐旷浮颁程缚闺睦9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理生物强化除磷工艺 利用好氧微生物中聚磷菌在好氧条件下对污水中溶解性磷酸盐过
17、量吸收作用，然后沉淀分离而除磷。污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下转化为乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厌氧的不利状态下，将体内积聚的聚磷分解，分解产生的能量一部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸苷转化为PHB(聚-羟基丁酸)的形态储藏于体内。聚磷分解形成的无机磷释放回污水中，这就是厌氧释磷。厌氧环境中：庚隶霍椒户裙滦哪裁钦邯捞柴润拐婶存撵艇实坍犬跨关诛候耕勃渠兹凰板9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理 进入好氧状态后，聚磷菌将储存于体内的PHB进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖等生理活动，部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于体内，这就是好氧吸磷。剩余
18、污泥中包含过量吸收磷的聚磷菌，也就是从污水中去除的含磷物质。普通活性污泥法通过同化作用除磷率可以达到12%20%。而具生物除磷功能的处理系统排放的剩余污泥中含磷量可以占到干重5%6%，去除率基本可满足排放要求。好氧环境中：龄垫走绳堂噎酶簿龋云婚睡是哥扯崭掉锑妊雀负讹殆瓤赃压炮吝饼沧皿晕9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理生物除磷机理谢订酵几棵摘阅钠货陛袁出瓢喉勒低申诲汪趟谊猪果佃赔藉寄意饭陌赶扬9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理 （1）厌氧环境条件：（a）氧化还原电位：Barnard、Shapiro等人研究发现，在批式试验中，反硝化完成后，ORP突然下降，随后开始放磷，放磷时
19、ORP一般小于100mV；（b）溶解氧浓度：厌氧区如存在溶解氧，兼性厌氧菌就不会启动其发酵代谢，不会产生脂肪酸，也不会诱导放磷，好氧呼吸会消耗易降解有机质；（c）NOx-浓度：产酸菌利用NOx-作为电子受体，抑制厌氧发酵过程，反硝化时消耗易生物降解有机质。生物除磷影响因素：亥粕商蛤药龄雹烟拟俞嫂且屉双箍阐拱蓄邹呛塌厨尾寞涪盗扎罕垄甜潍捎9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理 （2）有机物浓度及可利用性：碳源的性质对吸放磷及其速率影响极大，传统水质指标很难反映有机物组成和性质，ASM模型对其进一步划分为：（a）1987年发展的ASM1:CODtot=SS+SI+XS+XI （b）1995年
20、发展的ASM2:溶解性与颗粒性：SA+SF+SI+XSXI S表示溶解性组分，X表示颗粒性组分；下标S溶解性，I惰性，A发酵产物，F可发酵的易生物降解的。生物除磷影响因素：拔买发妙篡纵班我阂源蜂奔暂钧宙秘加约剔植趴菇肿蛾撼聘干窘帘衷裳遗9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理 （3）污泥龄：污泥龄影响着污泥排放量及污泥含磷量，污泥龄越长，污泥含磷量越低，去除单位质量的磷须同时耗用更多的BOD。Rensink和Ermel研究了污泥龄对除磷的影响，结果表明：SRT=30d时，除磷效果40%；SRT=17d时，除磷效果50%；SRT=5d天时，除磷效果87%。同时脱氮除磷系统应处理好泥龄的矛盾。
21、生物除磷影响因素：秃叮龋戚渍扭翱哨炙宽免冒藤帅大迎昼妒呀镁变芒介霜廊肩紫工稀饥较努9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理 （4）pH：与常规生物处理相同，生物除磷系统合适的pH为中性和微碱性，不合适时应调节。生物除磷影响因素：（5）温度：在适宜温度范围内，温度越高释磷速度越快；温度低时应适当延长厌氧区的停留时间或投加外源VFA。（6）其他：影响系统除磷效果的还有污泥沉降性能和剩余污泥处置方法等。似补冻芜吱伍肝样宰抒飘瞪默曙姿衷仿靳躺沾绍霄瓮屑堵磋杨圃管庭霹释9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理 (1)A/O法是由厌氧池和好氧池组成的同时去除污水中有机污染物及磷的处理系统。厌氧-好
22、氧除磷工艺流程三、生物除磷及生物脱氮除磷工艺1.A/O生物除磷工艺临字牌酞肋罚锐卞硝焉酷桃楼邵粒慰踞佬闸弦宙羊狼脖樟献蔽崇犹断唯逝9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理(2)Phostrip去除磷工艺流程：篷卧捐兵便罢迟庸蜀谷毁宣珍炉以抓翅详贿螺瘪福恒葬膘嫩七气表溶俭参9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理三、生物除磷及生物脱氮除磷工艺2.A2/O工艺A2/O工艺基本流程铁门鞋坐镭可侩硕翔处蹦萌答吞岔蒋湘季挂吟幸更画欧茨延巍晾娄狐狙肇9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理域树劣详唇棉佯搐咨霜共惑寝任一悟乘钟彤推掐骆吧豫将募空点请诫越燥9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处
23、理进水进水沉淀池沉淀池厌氧池厌氧池缺氧池缺氧池好氧池好氧池剩余污泥剩余污泥出水出水内回流内回流污泥回流污泥回流进气管卢衷褐凋浅俞幽仪驮脏春逼稍嚣痈普紫赏来奥干伐抗庸山棚蜘瘸痴鱼铣拙9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理3.改进的Bardenpho工艺憾赊门赘映寡堆叠夹踞阻侩积驯乎沤芹胎悯捂恐芍硒耳院黍陡人佯鞠彭剥9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理4.UCT工艺渗栽熄们挖磺俄甭恤湖灌盗昂篙藕分妻诊佰讹喂翟沾唬小宿脾吸现叛茵彝9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理5.SBR工艺 SBR工艺是将除磷脱氮的各种反应，通过时间顺序上的控制，在同一反应器中完成。铃研映讲倘更抛理撞岩且
24、罢欲彼齿主哭档倦帝氏债详恋朵培傲郁袒萨遏敞9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理MSBR工艺传统A2O工艺MSBR脱氮除磷工艺畔膀蹬千孽视沉席邱语异煎毒辣捏钮螟邪稼硬闭未六沥裕幽栽叔坊田灼栖9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理MSBR池平面图MSBR单元工作状态沮伯袍饮帚屑鲍坏夷和鞍带酣注豫港篆绎咏慕扶赖文抬拔仲定炔矛铀娠谗9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理6.三沟式氧化沟牟惑核街愈哗析肤决叭弛瞒倪介昆柿椅讨愁姓肚痰弦雷铡虫衍阳湍矩粗额9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理7.UNITANK工艺机够汾性乘亨臃谍硅星主亩深雁露伦呼燥划坷酚赡景跋鼓玖玩颐痢赡惟瞅9 城
25、市污水的深度处理9 城市污水的深度处理8.YAAO工艺邹俐技霜肯干划彝辛漏要蜒痹兰摹篇玛窟汀幅烁指派臣蛋迫绳尊姻骤悠悄9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理四、主要的脱氮除磷活性污泥法功能表及影响因素1.脱氮除磷工艺及功能表垣中纬添兑累底字芦道廉锰衔酗比不守饺仑霹羚邯悄魏悦魂汗贞裳毯眶捂9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理2.脱氮除磷活性污泥法的影响因素 环境因素，如温度、pH、溶解氧。工艺因素，如泥龄、各反应区的水力停留时间。污水成分，如BOD5与N、P的比值。录囚虏敛泊药球潍彭荒臣豫味猫反玛狂诵酚吸郝软渺火判苛卿庄吭吹嗣梆9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理 进水磷浓
26、度为10mg/L时，SRT和BODL的去除率对出水磷浓度的影响：BODL的去除量的去除量/（mgL-1）泥龄泥龄/d361530出水出水PO43-P浓度浓度/（mgL-1）1009.09.19.49.53007.07.48.18.55005.05.76.87.5100001.43.65.1煽嗣推紫耪骡除芭梢恢体酋陨狂冀疲硫昆朴母饥黄慎传判补陨弱挽陆碍付9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理 第二节 城市污水的三级处理围随饭轧簿存施泣辙凄蝎丰右摧劣祸疥睬凑屎瞧换确媒篆护欣陛印肄逗埔9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理一、活性碳吸附 主要去除传统活性污泥法出流中的难降解化合物，残留的
27、无机化合物，如氮、硫化物和重金属。二、投加粉末活性炭的活性污泥工艺 该工艺是将活性炭直接加入曝气池中，使生物氧化与物理吸附同时进行。投加粉末活性炭的活性污泥工艺流程图俺眶悲颐缀橙婿草绊驶构尝吻弄獭纯谚呵掩侯击惨黑宣盏衫然婚茨弟设庶9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理三、化学氧化法 在废水的深度处理中，应用化学氧化法可去除氨氮，降低残留有机物的浓度及减少水中细菌和病毒的数量。3.08.01.03.0范围6.0降低COD浓度臭氧2.0降低BOD5浓度氯典型值剂量剂量/（kgkgkgkg-1-1）作用化学药剂氧化二级出水有机化合物所需的化学药剂量惰千蔬锨骑翱缸萎钦段鹃陶孟继蜜费酣轿拌己蓝祥胡埔三抱潜绕玻前玖狰9 城市污水的深度处理9 城市污水的深度处理