近几年来我国水体富营养化现象十分严重，由于氮、磷等营养物质排放是引起水体富营养化的主要因素，为此，国家和地区制定了越来越严格的污水氮、磷排放标准，城镇污水脱氮除磷技术的发展也日益成为污水处理领域关注的热点问题。倒置A²/O工艺是一种被实践证明了具有较好脱氮除磷效果的成熟工艺。该工艺将缺氧区前置，在优先满足反硝化的同时避免了回流污泥携带的硝酸盐对厌氧环境的破坏，较好解决了生物脱氮除磷系统存在的诸多固有矛盾与瓶颈问题。但倒置A²/O工艺的微生物反应机制研究目前尚未系统开展，尤其不同碳源条件对倒置A²/O工艺脱氮除磷效率的影响研究较少。为此，本论文在前期已有研究成果基础上，重点研究碳源条件对倒置A²/O工艺和常规A²/O工艺脱氮除磷效率及行为的影响。从两系统的脱氮除磷能力的影响以及活性污泥微生物代谢活性等角度分析倒置A²/O工艺脱氮除磷的微观机理。论文的研究结果表明：（1）在挥发性脂肪酸占总有机物含量(以COD_Cr计)分别为100%、60%条件下，倒置A²/O工艺对COD_Cr、氨氮、磷酸盐、总氮以及总磷的去除效果均优于常规A²/O工艺，其中挥发性脂肪酸为60%条件下倒置A²/O工艺对磷酸盐及总磷的去除能力显著优于常规A²/O工艺；挥发性脂肪酸的比例下降对常规A²/O工艺的反硝化速率和微生物的代谢活性产生较大影响。（2）在挥发性脂肪酸占总有机物含量(以COD_Cr计)分别为100%、60%条件下，倒置A²/O工艺系统在厌氧释磷量和聚β羟基烷酸酯（PHAs）的合成量虽然低于常规A²/O工艺，但倒置A²/O工艺好氧反应过程单位PHA的吸磷速率明显高于常规A²/O系统，同时倒置A²/O工艺系统除磷菌具有较高的微生物能量利用效率。（3）不同碳源条件下，倒置A²/O工艺中微生物的脱氢酶（TTC-DHA）活性、电子传递体系（INT-ETS）活性以及好氧呼吸速率（SOUR）活性均优于常规A²/O工艺。（4）在不同碳源条件下，Biolog活性表明倒置A²/O工艺系统对碳源的代谢活性均高于常规A²/O工艺。同时，倒置A²/O工艺中微生物对碳源的利用能力优于常规A²/O工艺。