本发明公开了一种污水双污泥回流AOA深度脱氮系统，包括厌氧池、好氧池、缺氧池和沉淀池，所述厌氧池、好氧池、缺氧池和沉淀池依次连接相通，所述沉淀池的底端设置有回流管的一端，所述回流管的另一端设置有自吸粉碎机构的输入端，所述自吸粉碎机构的输出端设置有第一污泥回流系统的一端，所述第一污泥回流系统的另一端与厌氧池相连，所述第一污泥回流系统的外壁上设置有第二污泥回流系统的一端，且第二污泥回流系统位于第二阀的右侧，所述第二污泥回流系统的另一端与缺氧池相连。本发明采用两个污泥回流，以加快反硝化速度同时带入由二沉池发酵产生外碳源以进一步加强反硝化效果，污泥发酵强化内源反硝化的双污泥回流AOA工艺可以实现深度脱。