一种复合生物膜污水处理工艺系统，包括鼓风装置、气水混合器和水处理单元，气水混合器设有进气口、进水口和气水出口，进水口与集水池水泵连接，鼓风装置产生的风通过送风管送入气水混合器中与污水混合，水处理单元上设有气水进口和出水口，水处理单元的前端是带有小块状轻质多孔载体的O/A复合生物滤池，水处理单元的后端是生物滤膜，生物滤池的底部设有气水进口，气水进口与所述气水出口连接。该污水处理工艺系统是将微生物固定化技术与膜技术相结合所形成的，具有微生物载量大，处理时间短，出水水质好，占地少，经济高效等特点。可广泛应用于各种污水的生物处理，并可以其为核心形成的各种配套工艺，出水水质可达到国家一级排放标准或中水回用标准。