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城市污水反硝化除磷和短程硝化厌氧氨氧化两级回流式同步脱氮除磷装置及工艺，属于污水处理领域。城市污水经过调节池后，进入厌/缺氧反应器，在厌氧条件下，聚磷菌利用进水中的COD完成PHB的储存和释磷；富磷上清液通过滗水器进入中间储水池，调节水量后由提升泵注入移动床膜生物反应器，通过低氧曝气与缺氧搅拌交替运行，实现短程硝化厌氧氨氧化自养脱氮；处理后的出水在抽吸泵的作用下，再次进入厌/缺氧反应器，富含PHB的聚磷污泥与含硝态氮的自养脱氮出水混合后，实现反硝化除磷。本发明利用了反硝化除磷、短程硝化和厌氧氨氧化三种功能微生物的耦合，实现了低碳城市污水同步脱氮除磷，具有高效节能，运行稳定和污泥产量少优点。
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