随着国家和地方污水排放标准的提升，已建城市污水处理厂普遍面临提标改造的重要挑战，且出水总氮达标是提标改造任务的重点和难点。基于此，本文阐述了“双碳”时代下低碳氮比城市污水生物脱氮提质增效的技术路径，展望了未来研究方向。首先系统综述了城市污水厂强化生物脱氮效能的常规路径，立足深度挖掘原有生物处理工艺脱氮潜力和增设反硝化生物滤池深度处理工艺两个方面进行了总结；其次全面介绍了新型低碳自养生物脱氮工艺（如厌氧氨氧化、硫自养反硝化和铁自养反硝化）的研究进展和应用前景，为构建绿色、高效的自养生物脱氮系统以及异养-自养耦合深度脱氮系统提供理论依据与技术支撑；最后展望了未来城市污水生物脱氮的发展方向与趋势，通过与生物技术、材料技术和信息技术等多学科的交叉融合，推动污水生物脱氮领域的技术变革与科技创新。本文以期为城市污水脱氮的减污降碳协同增效提供参考。