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剩余污泥处理和处置是制约污水生物处理技术发展的重要瓶颈,而剩余污泥减量技术作为从根源上解决这一问题的最佳选择,已经成为目前污水生物处理领域的研究热点。缺氧-好氧-沉淀-厌氧（anoxic-oxic-settling-anaerobic,A-OSA）工艺因无需外加化学药剂,即可在降低污泥产量的同时,有效去除水中有机污染物,受到广泛关注,但是该工艺脱氮除磷效能不甚理想。为进一步提高A-OSA工艺污泥减量效能,强化A-OSA工艺脱氮除磷能力,将腐殖活性污泥技术与A-OSA工艺相结合,在A-OSA工艺内填加复合腐殖生物填料(以下简称A-OHASA工艺)。以A-OSA工艺作为试验对比,对A-OHASA工艺污水处理和污泥减量效能进行了研究,考察了不同工况条件下的系统运行效果与污泥特性,探讨了复合腐殖生物填料对A-OHASA工艺的作用,并对A-OHASA工艺的微生物机制进行了研究。为了优化A-OHASA工艺的运行控制,对不同工况条件下的A-OHASA工艺运行效能进行了考察。试验结果表明,在复合腐殖生物填料的作用下,A-OHASA工艺脱氮除磷效能提高的同时,可有效地降低系统污泥产量。当污泥厌氧反应池HRT=5.5h时,A-OHASA工艺污泥减量效果最佳,污泥减量率分别为23.18%,污泥表观产率系数为Yobs=0.13g MLSS/g COD,COD、NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别为92.69%、91.90%、76.69%和92.19%。水温和有机负荷Ns的变化对剩余污泥产量及COD去除率无明显的影响。污泥龄的变化对COD去除率影响较小,剩余污泥产量与污泥龄呈负相关。pH值较低时,微生物合成受到抑制,A-OHASA工艺剩余污泥产量降低。当pH值由5.5上升至8.5时,COD平均去除率维持在85%以上,NH4+-N和TN平均去除率分别提高了9.57%和18.89%,TP去除率由86.15%先上升至92.92%,后下降至90.75%。为了揭示A-OHASA工艺污泥减量机理,对A-OHASA工艺内腐殖活性污泥的污泥特性进行了分析。试验结果表明,A-OHASA工艺的SVI均值为72.1mL/g,CST均值为15.9s,分别较A-OSA工艺下降了21.0%和26.7%,污泥沉降性能及脱水性能得到改善。SEM-EDS检测结果表明,A-OHASA工艺内活性污泥以丝状菌为骨架,结构较A-OSA工艺更为紧密,说明在复合腐殖生物填料的作用下,腐殖活性污泥的微观结构和元素组成发生改变,有利于改善活性污泥的沉降性能和脱水性能。活性污泥胞外聚合物的试验分析结果表明,A-OHASA工艺主体反应区活性污泥胞外聚合物总量低于A-OSA工艺,说明A-OHASA工艺内的复合腐殖生物填料可促进活性污泥腐殖化,改变活性污泥的成分、性能、微生物种群结构及代谢途径,有利于提高污泥减量效果与污泥沉降性。根据质量和能量守恒定律,对不同HRT工况条件下,两种工艺的污泥厌氧反应池进出流单位质量污泥燃烧热值、污泥量和污染物浓度分析结果表明,由于A-OHASA工艺污泥厌氧反应池内的污泥衰减速度和衰减程度要高于A-OSA工艺,对污泥减量工艺中的能量解偶联机制产生影响,从而强化A-OHASA工艺的污泥减量效能。为了深入研究A-OHASA工艺内复合腐殖生物填料对污泥减量和脱氮除磷效能的影响,采用Miseq高通量测序技术,对A-OHASA工艺内活性污泥微生物微生物机制进行了分析。试验结果表明,对A-OHASA工艺的缺氧池、好氧池及污泥厌氧反应池内污泥样本检测所获得优化序列的OTU数量分别为798、553和453,Chao指数分别为945.01、668.81和517.88,Shannon指数分别为4.82、4.48和4.23,均低于A-OSA工艺的相应区域,说明在复合腐殖生物填料的影响下,A-OHASA工艺内微生物丰度和多样性发生了较大改变。A-OSA工艺与A-OHASA工艺内的微生物归属于11个菌门,Proteobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi、Spirochaetae为优势菌群。A-OHASA工艺内Burkholderiales与Flavobacteriales含量较高,说明在复合腐殖生物填料的影响下,A-OHASA工艺脱氮除磷能力得到提高的同时,污泥产率下降。A-OHASA工艺内Saprospiraceae含量较低,有助于提高腐殖活性污泥的沉降性。A-OHASA工艺内的Hydrogenophaga和Flavobacterium含量较高,使A-OHASA工艺在低温条件下对污染物有较强的降解能力,可获得较好的污水处理效果。