近年来，水环境污染以及水体富营养化现象十分严重，已成为备受关注的全球性问题。由于造成水体富营养化的根本原因在于水体中的氮、磷等营养物质含量过高，尤其是通过污水排放进入水体的氮磷含量，因此有效控制城镇污水氮、磷等营养物质排放是解决富营养化问题的根本途径。城镇污水生物脱氮除磷技术日益成为污水处理领域的研究热点问题。倒置A~2/O工艺是一种被实践证明了的具有高效脱氮除磷效果的成熟工艺。已有研究结果表明，倒置A~2/O工艺脱氮除磷效果及运行能耗明显优于常规A~2/O工艺，但两种工艺在微生物代谢活性及其能量代谢水平上的差异尚未明确，尤其是基于不同进水C/N/P条件下两种工艺微生物代谢活性及能量代谢水平差异的研究尚未开展。因此，本论文探究了不同进水C/N/P条件下倒置/常规A~2/O工艺系统中微生物群落代谢活性及其能量代谢水平的差异，为在微生物反应机理上明确两种工艺脱氮除磷效果差异产生的原因提供依据。主要研究结果表明：(1)小试试验结果表明：在有机污染物与氮的脱除效果方面，不论何种C/N/P进水条件下，倒置A~2/O工艺系统均略优于常规A~2/O工艺，且倒置A~2/O系统较常规A~2/O系统具有更好的反硝化能力；在除磷效果方面，不论何种C/N/P进水条件下，倒置A~2/O工艺系统均优于常规A~2/O工艺，尤其在碳源数量不足的低C/N/P进水条件下，倒置A~2/O工艺系统的除磷性能较之常规A~2/O工艺系统优势更加显著。因此，倒置A~2/O工艺的氮磷脱除性能在进水C/N/P条件方面表现出更广的适用性，并且在低C/N/P进水条件的情况下，倒置A~2/O工艺系统较常规A~2/O工艺系统的除磷优势更加突出。(2)脱氮除磷机制的静态过程试验结果表明：在脱氮机制研究方面，试验结果表明，不论何种C/N/P进水条件下，倒置A~2/O工艺系统的平均比硝化速率和反硝化能力均优于常规A~2/O工艺系统，进而获得更好的脱氮效果；在除磷机制研究方面，试验结果表明，不论何种C/N/P进水条件下，倒置A~2/O工艺系统除磷效率均优于常规A~2/O工艺系统。倒置A~2/O工艺中聚磷菌厌氧释磷后直接进入生化效率较高的好氧环境，在厌氧条件下形成的吸磷动力避免了缺氧区的低效消耗，吸磷动力得到更充分的利用，从而提高除磷效率，且这种优势特征在碳源不足的低C/N/P进水条件下表现的更为突出。(3)由好氧条件下的微生物代谢活性以及整个运行过程中其能量代谢水平的静态过程试验可以看出：不论何种C/N/P进水条件下，倒置A~2/O工艺系统的微生物代谢活性(TTC-DHA活性、INT-ETS活性和PPK活性)和能量代谢水平均优于常规A~2/O工艺系统，且受温度影响小于后者。倒置A~2/O工艺系统中的微生物经过厌氧条件下效率较低的产能代谢之后，直接进入生化效果和产能效率较高的好氧环境，一方面使微生物总体能量代谢处于较高水平，另一方面提高微生物的代谢活性以及碳源利用能力，进而得到有机污染物以及氮磷脱除能力的显著提高。