低碳双效脱氮污水处理系统及工艺，系统包括依次对污水进行预处理的粗格栅提升泵站、调节-再生-吸附池、细格栅；其特征是：还包括第一低温催化氧化装置、静置氧化与活性泥膜层池、污泥储池、水解酸化池及A/O池、二沉池、第二低温催化氧化装置、静止氧化及浓密机、UF过滤系统、RO处理系统。该系统是在需要反硝化阶段通过相对高浓度化技术将废水中的碳源富集起来，满足反硝化的基本条件即高浓度的碳源，高硝酸根和亚硝酸根；二是废水产生污泥中的碳源释放出来，作为补充碳源；三是对生物有毒性的物质富含大量的碳源通过对毒性物质的断链及小分子化是实现，碳源补充。主要解决低碳高氮废水处理问题。