一种基于实时控制的城市污水低DO同步短程硝化反硝化除磷的装置和方法，属于污水生物处理领域。城市污水泵入到同步短程硝化反硝化除磷SBR，先厌氧搅拌2h，聚磷菌(PAOs)和反硝化聚磷菌(DPAOs)完成厌氧释磷和内碳源PHA合成，聚糖菌(GAOs)和反硝化聚糖菌(DGAOs)也合成PHA。接着进入低溶解氧(DO)好氧段，AOB将NH4+‑N氧化为NO2‑，同时PAOs进行好氧吸磷，DPAOs利用NO2‑进行反硝化除磷，另一方面，DGAOs分别将PHA和NO2‑作为电子供体和电子受体进行内源反硝化，好氧段发生着同步短程硝化反硝化除磷，最后根据氨谷点和DO突越点判断曝气的结束(曝气时间5～8h)，达到了同步脱氮除磷的目的。工艺采用一个SBR，流程简单，为污水脱氮除磷提供了一种新的技术。