本发明公开了一种基于微动力的MBBR强化AOA和AAO双模式系统与运行方法，涉及水处理技术领域。反应池被隔墙分隔为并排设置的两组反应池，分别为第一反应池和第二反应池，在第一反应池内顺次设置有第一好氧区、前置厌氧区，第二反应池作为第一缺氧区，在第一反应池和第二反应池的左侧还设置有第三反应池，第三反应池的长度是第一反应池和第二反应池的宽度之和，第三反应池被分隔为位于上方的第二缺氧区和位于下方的多功能区。通过对系统进行合理排布，可实现同一系统池体布置下的两种运行模式，经过试验验证，多种运行模式下，均可以实现生化段出水水质的高标准排放，在确保硝化效果的基础上，实现了高效脱氮与经济效益的平衡。