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活性污泥法是目前水处理工艺中应用最广泛的技术之一，主要用于生活污水、城市污水以及有机性工业废水的处理。 本论文通过量热分析和元素分析手段研究A+OSA(Anoxia-Oxic-Settling-Anaerobic)系统的物质和能量的转化过程与途径。研究系统中碳元素的转移，并结合其微生物生化反应热效应，推测污泥减量机理，了解复杂微生物种群整体质能利用的驱动机制及其表达方法，以期为A+OSA组合工艺应用于工程实践提供理论指导。 试验研究结果发现系统各个反应区内，输入输出的C元素主要存在于干污泥（固相）中，混合液上清液（液相）中次之，存在于气相（系统释放的含碳气体）中的相对较少。而针对于整体而言，系统稳定运行后，输入系统的C元素源自系统进水中所含的C元素；输出系统的C元素则以气相（向系统外释放的含碳气体）输出为主，系统出水次之，干污泥（固相）输出相对最少。 本试验在反应器缺氧区、好氧区及贮泥池内水力停留时间分别为1.92h、5.76h、7.14h的工况下，得到A+OSA系统49.98％的污泥减量率。试验期间，AO参照系统平均产泥量约为2.46g/d（干重），A+OSA系统的平均产泥量约为1.17g/d（干重）。对比课题组前期研究成果发现，通过热水浴保持反应器内泥水混合物的温度在25±1℃左右，贮泥池采用高位水箱溢流出水的方式等，维持系统较好的稳定性，可以显著提高系统的污泥减量效果。 综合两个系统固相污泥中的C元素试验结果，发现A+OSA系统中贮泥池污泥中碳元素衰减量为108.53g，缺氧池污泥中碳元素增长量为90.55g，好氧池污泥中碳元素增长量为31.79g，主体反应区内固相污泥中碳元素增长量为122.34g，合计系统固相污泥中碳元素增长量为13.81g；系统以剩余污泥中固相污泥的形式排出的碳元素量为13.82g。AO参照系统中缺氧池污泥中碳元素增长量为40.79g，好氧池污泥中碳元素增长量为-12.19g，合计系统固相污泥中碳元素增长量为28.6g；系统以剩余污泥中固相污泥的形式排出的碳元素量为29.94g。A+OSA系统贮泥池内污泥中碳元素的减少验证了贮泥池内有污泥衰减的发生；A+OSA系统主体反应区内的水污泥中的C元素量增加量大于AO参照系统污泥中的C元素增加量，这一点佐证了A+OSA系统中，由于贮泥池的引入，主体反应区内微生物存在补偿性增长的理论。 试验期间，A+OSA系统中缺氧池、好氧池、贮泥池微生物生化反应平均放热值分别为5.36kJ/d、92.82kJ/d、27.09kJ/d。AO参照系统中缺氧池、好氧池微生物生化反应平均放热值分别为2.59kJ/d、72.35kJ/d。累积试验30天内，A+OSA系统累积向外界释放热能3758.26kJ，AO参照系统累积向外界释放的热能2248.18kJ。在试验期间内，A+OSA系统微生物生化反应累积放热值明显高于AO参照系统。 在两套系统稳定运行期间，在两套系统输入能量相同的情况下，A+OSA系统向外界释放的能量显著高于AO参照系统。说明A+OSA系统中的用于维持微生物正常的生命活动所需的能量和用于合成生物体的能量变少，A+OSA系统发生了解偶联，即解偶联的发生是其污泥减量的原因之一。A+OSA系统由于贮泥池的引入，系统内总体上微生物总量多于AO参照系统，进而导致A+OSA系统用于维持能的碳元素量高于AO参照系统。 A+OSA系统的污泥减量效果是贮泥池内的污泥衰减和主体反应区内的活性污泥补偿性增长以及解耦联的共同作用下完成的。 本课题得到教育部重大项目“城市污水处理厂高效稳定运行共性关键支撑技术研究”（308020）和重庆市科委自然科学基金（CSTC2009BB0029）的资助。