改良型四段进水A/O深度脱氮及过程控制装置属于活性污泥法污水处理领域。现有装置不能达到深度脱氮，且运行费用高，操作较复杂。本实用新型在第四段好氧区末端设置一个后缺氧区兼脱氧区，此区域针对前面各段累积的硝酸盐氮进行碳源投加，在第四段好氧区增设硝酸盐氮内循环设施，将一部分硝酸盐氮回流到系统第一段的缺氧区，以充分利用第一段缺氧区的反硝化容量并降低后缺氧区的硝酸盐氮负荷，减少碳源投量。此外，在第四段好氧区设置氨氮在线传感器，在后缺氧区设置硝酸盐氮和ORP在线传感器，采集的在线信号来控制系统的曝气量和外碳源投加量。本实用新型可提高四段进水A/O工艺的硝化反硝化效果，碳源投量省，运行费用低，控制结构简单。