传统生物接触氧化工艺具有有机物去除效率高、适应性强、运行管理简便等优点，但传统工艺池体结构单一、填料易板结、脱氮除磷能力低等问题限制了其发展应用。本研究在借鉴缺氧/好氧（A/O）生物脱氮除磷方法的基础上，采用悬浮活性生物填料，结合传统活性污泥法与生物膜法的优点，开发了新型A/O生物接触氧化反应器，以达到高效低耗、投资省、易管理以及脱氮除磷的目的。该反应器设计处理能力为4m³/d，以大渡口污水厂进水为对象，研究其在不同水力负荷、回流比、气水比以及温度条件下对各项污染物指标的去除效能，优化运行工况参数，同时检测缺氧池和好氧池内附着及悬浮微生物的活性及种群特性，从生物学角度分析研究反应器的特点和功能，以期推动该工艺的发展应用。反应器采用接种污泥法挂膜，15d后启动成功，COD和NH₄⁺-N去除率分别达到85%和90%以上，此时缺氧池（A段）填料附着较厚墨黑色生物膜，镜检可见大面积菌胶团、丝状菌以及少数钟虫、轮虫等，填料MLSS为2300mg/L，悬浮MLSS为400mg/L；好氧池（O段）填料上生物膜呈棕褐色，厚度约1mm，镜检可见大量钟虫、变形虫、轮虫、线虫及丝状菌等，微生物种群丰富，填料MLSS为2600mg/L，悬浮MLSS为600mg/L。电镜扫描结果显示缺氧池和好氧池填料挂膜情况均较好，微生物与镜检结果吻合。水力负荷、气水比、回流比、温度等影响因素分析表明：水力负荷4m³/（m³·d），气水比7:1，回流比100%，温度20℃³0℃为反应器的较优运行工况，在该组合优化工况下，系统对COD、NH₄⁺-N、TN、TP、SS的平均去除率分别为85.9%，95.2%，53.7%，77.4%，80.0%，出水水质良好，稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B排放标准。在运行期间，系统曾遭到工业废水的冲击，1周可恢复正常，系统具有较好的抗冲击能力和恢复能力。微生物特性研究表明：缺氧池和好氧池内微生物均以生物膜为主要存在形式，生物膜的活性大于悬浮微生物的活性，且好氧池微生物活性高于缺氧池。缺氧池生物膜和悬浮微生物的COD降解速率分别为141.6(mg·g^-1)/h和58.8(mg·g^-1)/h，NO3--N降解速率分别为29.6(mg·g^-1)/h和11.4(mg·g^-1)/h，说明生物膜具有较好的反硝化能力。好氧池生物膜和悬浮微生物的比耗氧速率（SOUR）测定值分别为27.22mgO₂/VSS·h和16.05mgO₂/VSS·h，可见生物膜上微生物代谢速度快，有机物降解能力强。DGGE分析可知，与接种污泥相比，缺氧池和好氧池中不同部位以及生物膜不同时期，细菌的种类和优势菌群均发生显著变化，说明系统对接种污泥以及进水（生活污水）中的不同微生物进行驯化，使得适应该环境的微生物不断富集，进而达到稳定的处理效能。其中缺氧池生物膜和泥斗底泥中的微生物对缺氧池的反硝化和厌氧释磷作用具有较大贡献；而好氧池在生物膜、悬浮污泥和泥斗底泥三者的协同作用下，表现出较高的有机物降解能力和硝化能力。