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本发明公开了一种城市污水自养深度脱氮的装置和方法。城市污水首先通过原水箱进水至生物除有机物除磷反应器，先厌氧搅拌发生释磷作用，而后进入曝气搅拌，将水中的有机物吸附至活性污泥，通过好氧吸磷将污水中磷去除然后经过第一中间水箱进入短程硝化反应器，通过控制溶解氧浓度在0.5mg/L以下，实现部分短程硝化。其出水进入第二中间水箱，同时从原水箱进水至第二中间水箱。混合后进入短程反硝化厌氧氨氧化反应器。本发明脱氮过程中通过低氧曝气，部分短程硝化节省曝气量，并且利用原水碳源进行深度脱氮，出水总氮浓度低。生物除有机物反应器利用活性污泥吸附作用去除污水中有机物，使污水中有机物尽量用于厌氧发酵产甲烷，实现了污水能量的高效回收。
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