本实用新型公开了一种基于生物增效的污水深度脱氮处理系统，包括调节均质池、提升系统、生物强化缺氧系统、生物强化好氧系统、沉淀系统、混合液回流系统、载体投加系统、碳源投加系统、污泥回流系统、排泥系统、污泥剪切系统、旋流分离系统、污泥脱水系统、曝气系统，所述调节均质池与所述生物强化缺氧系统、生物强化好氧系统、沉淀系统顺次连接，所述沉淀系统设有出水口。本实用新型中，设置碳基生物载体，装配简单，基本上不需要进行池体改造即可投入使用，可作为水质复杂工业污水厂整改的解决方案，亦适用于各类污水厂的提标改造。该生物强化深度脱氮系统，可广泛适用于各类类似化工、印染、屠宰、石化等氨氮达标、TN超标的废水。