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一种AO生物膜+污泥发酵耦合反硝化实现污水深度脱氮同步污泥减量的装置和方法，属于污水生物处理技术领域，该系统主要包括原水池、AO生物膜反应器、中间水箱、储泥池、污泥发酵耦合反硝化反应器；污水与回流的硝化液进入AO生物膜反应器的缺氧区进行部分反硝化和厌氧氨氧化反应脱氮；混合液继续流入好氧区发生硝化反应，其出水进入中间水箱，一部分被回流至缺氧区前端，另一部分再进入污泥发酵耦合反硝化反应器；储泥池中储存的城市污水处理厂的剩余污泥进入污泥发酵耦合反硝化反应器，发生污泥发酵实现污泥减量，并利用污泥发酵产生的能量进行反硝化深度脱氮。本发明节省能源能耗，适用于低C/N比、高氮负荷污水深度脱氮。
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