剩余污泥是污水处理过程中产生的副产物,其含有大量有毒有害物质的同时,亦具有较大的经济和资源潜力。围绕剩余污泥的双重特性,如何对其进行合理的资源化处理处置已成为当前亟待解决的行业难题。传统的污泥处理工艺存在运行成本高、处理处置不彻底以及二次污染等风险。近期研究表明,垂直流蚯蚓湿地（以下简称蚯蚓湿地）是一种生态安全、经济高效的剩余污泥处理技术,符合我国碳中和的理念。然而在该系统中,植物与蚯蚓之间的密度关系对其运行效果的影响并不明确,运行机理仍不清楚。因此,本研究以赤子爱胜蚓（Eisenia fetida）为实验蚓种,选用菖蒲（Acorus calamus）为供试植物,构建蚯蚓湿地处理剩余污泥,通过比较蚯蚓接种与植物种植的不同密度,探明不同的蚯蚓和植物的密度对剩余污泥去除效果的影响,探究蚯蚓与植物协同作用下蚯蚓湿地的最佳运行工艺,并揭示最优工艺条件下蚯蚓湿地对剩余污泥的去除机理。研究结果如下:通过比较种植高、低密度菖蒲和接种高、低密度蚯蚓的4组蚯蚓湿地,探讨植物和蚯蚓的密度对蚯蚓湿地处理剩余污泥的影响。结果显示:高菖蒲密度组对剩余污泥中总固体（TS）减量率达到58.56～80.47%,对化学需氧量（COD）去除率达到83.03～97.14%,显著高于低菖蒲密度组（P＜0.05）;同时,对总磷（TP）的去除率最高可达到88.18%。另外,高蚯蚓密度组对剩余污泥TS和COD的平均去除率分别为69.56%和92.42%,显著高于低蚯蚓密度组（P＜0.05）。可见,在蚯蚓湿地中,当植物或蚯蚓中的一种生物密度恒定时,提高另一种生物因子密度会提升湿地对剩余污泥的处理效果。基于上述结果,以高植物密度搭配高（高植高蚓组）、低蚯蚓密度（高植低蚓组）,低植物密度搭配高（低植高蚓组）、低蚯蚓密度（低植低蚓组）的4组蚯蚓湿地为研究对象,比较研究蚯蚓和植物协同作用下蚯蚓湿地对剩余污泥处理效果。结果表明:高植高蚓组、高植低蚓组、低植高蚓组和低植低蚓组蚯蚓湿地对剩余污泥TS的减量率分别达到55.80～79.96%、58.56～80.47%、56.25～84.13%和54.17～74.19%,对COD的去除率达到83.30～94.63%、83.03～97.14%、83.70～98.47%和77.28～90.42%。三维荧光光谱结果显示,高植低蚓组出水中可溶性微生物副产物和类芳香族蛋白物质荧光峰值降幅最大,分别降低了44.32%和80.78%。同时,高植低蚓组出水腐殖酸和富里酸的比值（PⅤ/PⅢ值）最高,其出水的胡敏酸和富里酸比进水分别增加了5.27倍和22.97%。研究发现,蚯蚓与植物的密度均最高时,蚯蚓湿地对剩余污泥的处理效果并非最佳,而高植低蚓组蚯蚓湿地处理效果最优。为揭示蚯蚓与植物的协同作用处理剩余污泥的机理,将各组蚯蚓湿地反应器进行拆解,对基床和滤料进行分层取样测定内部有机质以及微生物组成。结果发现:高植低蚓组蚯蚓湿地对剩余污泥中有机质的累积量最大,其蚯蚓粪表层和底层对有机质的累积贡献率分别为18.85%和19.24%。高通量测序结果揭示,蚯蚓与植物的协同作用会明显改变蚯蚓湿地内部微生物群落组成。高植高蚓组的Chao1指数较低植高蚓组高出16.23%,高植低蚓组Chao1指数较低植低蚓组高出12.25%。变形菌门和放线菌门为蚯蚓湿地主要细菌菌门,占比分别达到35.91～38.23%和18.60～23.82%。高植低蚓组中优势菌属有Rhodanobacter、Pseudomonas、Thermomonas和Pseudochrobactrum,丰度显著高于其余三组（p＜0.05）;另外,其与环境信息处理相关的优势功能菌群丰度高于其余三组,与新陈代谢相关基因丰度占比达到47.50%。以上结果表明,蚯蚓与植物密度搭配对蚯蚓湿地内微生物种群结构有影响,且高植低蚓组可明显改变蚯蚓湿地内优势菌属属种并提高其相对丰度。综上所述,蚯蚓湿地中不同的生物密度会影响其对剩余污泥的处理效果,单一提高蚯蚓或植物的密度会提升蚯蚓湿地对剩余污泥的处理效果,但植物和蚯蚓的密度均增加时,其处理效果并非最佳。研究证实,蚯蚓湿地中蚯蚓与植物之间存在协同作用;且高密度植物和低密度蚯蚓搭配的蚯蚓湿地对剩余污泥的截留性能最高,体系内部微生物种群结构合理,进而对剩余污泥具有较优的处理效果。