本发明公开了一种微氧环境联合两段进水实现短程硝化耦合厌氧氨氧化工艺脱氮的装置与方法。第一段城市生活污水先进入AO/O‑SBR反应器，在厌氧阶段生活污水中的少部分有机物被用来反硝化上周期末剩余的NO₃^‑‑N，其余有机物被转化为PHAs储存在微生物细胞内；在好氧阶段采取低氧曝气的方式使微生物处于微氧环境中，此时NH₄⁺‑N被缓慢氧化为NO₂^‑‑N，产生的NO₂^‑‑N随即在该微氧环境中与NH₄⁺‑N发生厌氧氨氧化反应产生N₂及少量的NO₃^‑‑N；第二段城市生活污水再次进入AO/O‑SBR反应器，二次进水前由厌氧氨氧化反应产生的NO₃^‑‑N被二次进水中携带的外源有机物反硝化为N₂，同时继续进行NH₄⁺‑N的缓慢氧化以及厌氧氨氧化作用，实现高效深度脱氮。