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随着城市污水处理能力的提升与人们生活水平的改善，剩余污泥与餐厨垃圾的产生量日渐增多。未妥善处理的剩余污泥与餐厨垃圾不仅污染环境，还会对人体健康带来威胁，因此，剩余污泥与餐厨垃圾的合理处理日益为人们所重视。好氧堆肥是一种可将固体废弃物减量化、无害化、资源化的有效方法。广西作为中国主要的蔗糖生产基地，每年会产生大量废弃甘蔗渣，因此本文因地制宜的采用甘蔗渣及甘蔗渣生物炭作为堆肥的添加剂与调理剂，研究了剩余污泥与餐厨垃圾的好氧共堆肥过程，并对堆肥过程中氮磷营养元素、堆体关键酶活性及微生物群落分布等变化情况进行了系统探究。
（1）首先以甘蔗渣为原料制作了生物炭，分别以0％、5％和10％堆体质量比添加至剩余污泥与餐厨垃圾共堆肥系统中，结果表明甘蔗渣生物炭的投加有利于堆体的升温，促进了堆体的腐熟进程；但生物炭的投加对堆体中水溶性磷（H2O-P）、可还原水溶性磷（BD-P）和钙结合态磷（HCl-P）含量影响不大。当甘蔗渣生物炭添加量为10％时，堆体第50d蛋白酶含量比未添加生物炭的堆体提高了5.53mg/g。而甘蔗渣生物炭添加量为5％时对堆体pH的调节更好，同时该堆体氨氮含量为5.61mg/g，分别比0％和10％生物炭堆体增大了3.16mg/g和0.74mg/g，提高了堆体的固氮能力。三组堆体中与纤维素分解相关的梭菌纲（Clostridia）的丰度分别为1.34％、30.76％和4.52％，与挥发性脂肪酸合成相关的消化链球菌科（Peptostreptococcaceae）的相对丰度分别为10.44％、22.9％和21.47％，醋杆菌科（Acetobacteraceae）的相对丰度分别为8.77％、31.96％和5.95％，可促进磷降解的芽孢杆菌属（Bacillus）的相对丰度分别为0.02％、42.58％和1.56％。总体而言，5％甘蔗渣生物炭投加量堆体有益菌的丰度较高，同时其膜运输（Membrane Transport）功能基因的丰度为12.43％，也高于其他两组。
（2）继而以5％甘蔗渣生物炭作为调理剂，设置剩余污泥与餐厨垃圾混合比分别为1∶1、2∶1和4∶1三组堆体，探究了不同质量比对堆肥过程的影响。结果表明增加堆体中剩余污泥质量占比可提高堆体高温期时的温度；同时提高了堆体有效磷的含量，三组堆体最终堆体中有效磷总含量分别为39.73mg/g、57.78mg/g和73.20mg/g。三组堆体挥发性氨氮总量分别为89.05mg/L、245.39mg/L和252.91mg/L，剩余污泥质量占比的增加加大了氨氮的挥发。对三组堆体进行X射线光电子能谱（XPS）与傅里叶红外光谱（FTIR）分析发现，三组堆体在C元素上均以C-C、C-H为主要吸收峰，在N元素上1∶1堆体与4∶1堆体较2∶1堆体多出-NH2的吸收峰。通过酶分析发现，在堆肥结束时2∶1堆体与4∶1堆体中蛋白酶含量分别比1∶1堆体增大了1.66mg/g和6.70mg/g。2∶1堆体中谷氨酸合成酶（GOGAT）的活性最大，而1∶1堆体中谷氨酰胺合成酶（GS）活性更高。对细菌群落分析发现，剩余污泥占比的增大可提高堆体细菌的多样性与丰富度，但1∶1堆体中梭菌纲（Clostridia）及消化链球菌科（Peptostreptococcaceae）的相对丰度均超过60％。三组堆体中的代谢功能主要以氨基酸代谢（Amino Acid Metabolism）和碳水化合物代谢（Carbohydrate Metabolism）为主，其在氨基酸代谢功能上的相对丰度分别为9.72％、10.56％和10.92％，在碳水化合物代谢上的相对丰度分别为10.60％、9.98％和9.70％，剩余污泥占比的增加有利于堆体氨基酸的合成。对真菌群落结构与分布分析发现，1∶1堆体中真菌的多样性与丰富度最大，且可分泌菌纤维素酶的子囊菌门（Ascomycota）的相对丰度为69.53％，丛赤壳科（Nectriaceae）及伞型束梗孔菌科（Agaricostilbaceae）相对丰度为21.51％和4.2％，均大于另外两组。
（3）最后以甘蔗渣作为添加剂与调理剂，设置剩余污泥、餐厨垃圾及甘蔗渣质量比分别为1∶1∶1、2∶1∶1和4∶1∶1的三组堆体，探究了其好氧共堆肥过程及微生态的变化规律。结果表明2∶1∶1堆体与4∶1∶1堆体在温度上更利于堆肥的进行。1∶1∶1堆体挥发性氨氮总量分别比2∶1∶1堆体和4∶1∶1堆体少了197.53mg/L和333.42mg/L；堆肥结束时三组堆体的堆体氨氮含量分别为3.18mg/g、4.68mg/g和5.84mg/g。三组堆体最终有效磷含量分别为3.42mg/g、6.70mg/g和11.21mg/g，堆体有效磷的总量随剩余污泥质量占比的增加而提高。对XPS分析发现1∶1∶1堆体出现了归属于胺、氨基酸及酰胺等化合物的吸收峰。而2∶1∶1堆体中谷氨酰胺合成酶（GS）与谷氨酸合成酶（GOGAT）的活性在第60d时达到8.55U/g和63.7U/g。通过对微生物宏全基因组中糖酵解与氨转化通路图分析发现，三组堆体在葡萄糖转换为葡萄糖-6-磷酸（Glucose-6P）上的关键酶基因总相对丰度分别为0.326％、0.213％和0.248％，1∶1∶1堆体更有利于糖酵解的进行。而2型谷氨酸脱氢酶（GDH2）、谷氨酸脱氢酶（GLUD1-2）和E1,4,1,4型脱氢酶作为氨与谷氨酸相互转化的主要酶，三组堆体在其上的总相对丰度分别为0.125％、0.151％和0.160％，剩余污泥质量占比增加有利于氨与谷氨酸的转换。
（1）首先以甘蔗渣为原料制作了生物炭，分别以0％、5％和10％堆体质量比添加至剩余污泥与餐厨垃圾共堆肥系统中，结果表明甘蔗渣生物炭的投加有利于堆体的升温，促进了堆体的腐熟进程；但生物炭的投加对堆体中水溶性磷（H2O-P）、可还原水溶性磷（BD-P）和钙结合态磷（HCl-P）含量影响不大。当甘蔗渣生物炭添加量为10％时，堆体第50d蛋白酶含量比未添加生物炭的堆体提高了5.53mg/g。而甘蔗渣生物炭添加量为5％时对堆体pH的调节更好，同时该堆体氨氮含量为5.61mg/g，分别比0％和10％生物炭堆体增大了3.16mg/g和0.74mg/g，提高了堆体的固氮能力。三组堆体中与纤维素分解相关的梭菌纲（Clostridia）的丰度分别为1.34％、30.76％和4.52％，与挥发性脂肪酸合成相关的消化链球菌科（Peptostreptococcaceae）的相对丰度分别为10.44％、22.9％和21.47％，醋杆菌科（Acetobacteraceae）的相对丰度分别为8.77％、31.96％和5.95％，可促进磷降解的芽孢杆菌属（Bacillus）的相对丰度分别为0.02％、42.58％和1.56％。总体而言，5％甘蔗渣生物炭投加量堆体有益菌的丰度较高，同时其膜运输（Membrane Transport）功能基因的丰度为12.43％，也高于其他两组。
（2）继而以5％甘蔗渣生物炭作为调理剂，设置剩余污泥与餐厨垃圾混合比分别为1∶1、2∶1和4∶1三组堆体，探究了不同质量比对堆肥过程的影响。结果表明增加堆体中剩余污泥质量占比可提高堆体高温期时的温度；同时提高了堆体有效磷的含量，三组堆体最终堆体中有效磷总含量分别为39.73mg/g、57.78mg/g和73.20mg/g。三组堆体挥发性氨氮总量分别为89.05mg/L、245.39mg/L和252.91mg/L，剩余污泥质量占比的增加加大了氨氮的挥发。对三组堆体进行X射线光电子能谱（XPS）与傅里叶红外光谱（FTIR）分析发现，三组堆体在C元素上均以C-C、C-H为主要吸收峰，在N元素上1∶1堆体与4∶1堆体较2∶1堆体多出-NH2的吸收峰。通过酶分析发现，在堆肥结束时2∶1堆体与4∶1堆体中蛋白酶含量分别比1∶1堆体增大了1.66mg/g和6.70mg/g。2∶1堆体中谷氨酸合成酶（GOGAT）的活性最大，而1∶1堆体中谷氨酰胺合成酶（GS）活性更高。对细菌群落分析发现，剩余污泥占比的增大可提高堆体细菌的多样性与丰富度，但1∶1堆体中梭菌纲（Clostridia）及消化链球菌科（Peptostreptococcaceae）的相对丰度均超过60％。三组堆体中的代谢功能主要以氨基酸代谢（Amino Acid Metabolism）和碳水化合物代谢（Carbohydrate Metabolism）为主，其在氨基酸代谢功能上的相对丰度分别为9.72％、10.56％和10.92％，在碳水化合物代谢上的相对丰度分别为10.60％、9.98％和9.70％，剩余污泥占比的增加有利于堆体氨基酸的合成。对真菌群落结构与分布分析发现，1∶1堆体中真菌的多样性与丰富度最大，且可分泌菌纤维素酶的子囊菌门（Ascomycota）的相对丰度为69.53％，丛赤壳科（Nectriaceae）及伞型束梗孔菌科（Agaricostilbaceae）相对丰度为21.51％和4.2％，均大于另外两组。
（3）最后以甘蔗渣作为添加剂与调理剂，设置剩余污泥、餐厨垃圾及甘蔗渣质量比分别为1∶1∶1、2∶1∶1和4∶1∶1的三组堆体，探究了其好氧共堆肥过程及微生态的变化规律。结果表明2∶1∶1堆体与4∶1∶1堆体在温度上更利于堆肥的进行。1∶1∶1堆体挥发性氨氮总量分别比2∶1∶1堆体和4∶1∶1堆体少了197.53mg/L和333.42mg/L；堆肥结束时三组堆体的堆体氨氮含量分别为3.18mg/g、4.68mg/g和5.84mg/g。三组堆体最终有效磷含量分别为3.42mg/g、6.70mg/g和11.21mg/g，堆体有效磷的总量随剩余污泥质量占比的增加而提高。对XPS分析发现1∶1∶1堆体出现了归属于胺、氨基酸及酰胺等化合物的吸收峰。而2∶1∶1堆体中谷氨酰胺合成酶（GS）与谷氨酸合成酶（GOGAT）的活性在第60d时达到8.55U/g和63.7U/g。通过对微生物宏全基因组中糖酵解与氨转化通路图分析发现，三组堆体在葡萄糖转换为葡萄糖-6-磷酸（Glucose-6P）上的关键酶基因总相对丰度分别为0.326％、0.213％和0.248％，1∶1∶1堆体更有利于糖酵解的进行。而2型谷氨酸脱氢酶（GDH2）、谷氨酸脱氢酶（GLUD1-2）和E1,4,1,4型脱氢酶作为氨与谷氨酸相互转化的主要酶，三组堆体在其上的总相对丰度分别为0.125％、0.151％和0.160％，剩余污泥质量占比增加有利于氨与谷氨酸的转换。