一种污水深度除磷脱氮的方法及装置，方法：一、把原污水导入厌氧池；二、厌氧池处理后的混合液导入第一固液分离单元，上清液导入硝化池，产生的泥水混合物导入缺氧池；三、缺氧池处理后的混合液分别导入第二固液分离单元和好氧池；四、第二固液分离单元处理后产生的上清液导入硝化池，泥水混合物返回至缺氧池；五、硝化池处理后产生的硝化液导入缺氧池；六、好氧池处理后的混合液回流至缺氧池及导入沉淀池；七、把沉淀池产生的污泥进行回流和排放。本发明解决了污水处理系统除磷和脱氮之间的碳源竞争矛盾，可实现污水深度除磷脱氮，且固液分离单元停留时间短，既适合污水厂的新建，也易于通过对A2/O工艺的池子进行分隔实现已建污水厂的改造。