通过间歇曝气改良UCT耦合自养脱氮实现低碳源城市污水深度脱氮除磷的装置与方法属于污水生物处理领域。该装置主要由进水箱，AAO反应器和二沉池组成。原水由进水箱进入AAO反应器的厌氧区，在反硝化除磷菌的作用下释放磷，同时储存内碳源，随后进入缺氧区，缺氧区投加固定填料，固着在填料上的厌氧氨氧化菌利用原水中的NH4+‑N和好氧区回流的NO2‑‑N作为底物，发生厌氧氨氧化反应，同时，反硝化除磷菌利用NO2‑‑N和NO3‑‑N作为电子受体，进行反硝化吸磷反应，缺氧区部分混合液回流至厌氧区，剩余混合液进入好氧区，好氧区投加悬浮填料，并通过间歇曝气的方式，强化对NOB的抑制作用，以此实现短程硝化。此发明充分利用原水碳源，污泥产泥量少，节约能耗和运行成本。