中国是世界第三大农业国,耕地面积占比全国的8.8%。由于农业生产规模迅速扩大,中国已成为世界上最大的农业废弃物生产国。农业废弃物中含有大量的有机物,但这些资源性废弃物如果不及时处理会对环境造成严重污染。目前中国生活垃圾资源化利用率相对较低。农业可持续发展和农业循环经济有赖于促进农业废弃物资源化和产业化发展。传统的农业废弃物堆肥方法是一种成本低、机理简单的有效处理方式,但在广泛应用方面受到限制。根据现有文献分析,热预处理辅助堆肥技术是克服传统堆肥技术不足的一种很有前途的技术。本课题主要针对日益增多的农业废弃物资源化利用进行研究。研究的主要目标是发展一种快速发酵技术,进而生产品质提升的堆肥。研究主要包括发酵罐的设计、农业废弃物超高温预处理堆肥的研究与改进。研究的主要内容如下:在研究分析国内外好氧发酵工艺及设备的基础上,设计了发酵罐。发酵罐结构由搅拌系统、通气系统、加热系统、保温材料和控制系统组成。这类系统能够监测各种变量值,并为堆肥过程提供半封闭环境。主体结构按使用要求进行设计、计算和校核。整个发酵系统在UG19.0中建模,利用AUTOCAD-2020绘制二维图形。发酵罐是在大学机械车间制造的。所设计的发酵罐适用于各种农业固体废物的堆肥,通用性强。近年来,为了克服传统堆肥技术的不足,研究并改进了一种农业废弃物（鸡粪与玉米秸秆混合）超高温预处理堆肥技术。第一项研究是借助Taguchi技术优化HPC工艺,分析HPC对理化特性、重金属、物质损失、宏观性质和细菌群落的影响。结果的新颖性和意义如下:（1）根据Taguchi技术分析,最合适的HPC工艺条件为65°C温度和18 h时间（E5）,以获得理化特性稳定的堆肥。（2）总的来说,与原料相比,HPC提高了堆肥的C/N比,降低了水分含量。（3）最佳堆肥（E5）的所有理化特性和重金属均在中国有机肥料标准（NY 525-2012）的限制范围内。（4）挥发性脂肪酸和NH+4-N的去除率分别为98%和79%。（5）优化的HPC工艺条件使原料质量、干物质质量、水分质量、TN质量和TP质量分别降低了78%、50%、93%、23%和41%。（6）宏观分析观察了E5堆肥的总体中粒径分布。（7）通过Mi Seq-illumine测序技术对细菌群落进行的深入分析表明,与原料相比,E8（75°C和18小时）堆肥中的芽孢杆菌和芽孢杆菌丰度分别从22%提高到28%和5%提高到7%,而Galbibacter丰度从11%降低到0.7%。（8）本研究促进了农业废弃物堆肥热预处理工艺的发展,为其进一步完善奠定了基础。为进一步提高农业废弃物堆肥的热预处理效果,在HPC过程中向原料中接种超嗜热微生物菌剂,将其命名为“超高温好氧发酵（UHT-AF）预处理工艺”,通过对其理化性质、化学成分变化和物理结构的影响,阐明了其作用机理。结果的新颖性和意义如下:（1）基于Taguchi分析,以C/N比为目标因子,UHT-AF的最佳工艺条件为75℃、15小时、40 g/kg原料（R5）。（2）利用傅立叶变换红外光谱（FTIR）和扫描电镜（SEM）表征了原料和预处理产物的化学组成和物理结构的差异。原料和预处理产品的不同FTIR分析峰的变化表明芳香族成分增加,多糖减少,木质纤维素和脂肪族结构降解。SEM分析表明,与原料相比,预处理后的产品具有相对疏松的孔隙结构和明显的微生物群落位置。（3）这些FTIR光谱和SEM形态特征以及理化参数的结果表明,UHT-AF可以促进随后的堆肥过程。研究结果表明,UHT-AF预处理工艺优于HPC预处理工艺。本研究通过UHT-AF辅助后续高温罐式堆肥（HTC）与传统好氧罐式堆肥（CCT）的对比试验,通过对堆肥理化参数和生物腐熟参数的研究,探讨了堆肥过程的差异,为HTC技术的发展提供理论依据和技术支持。结果的新颖性和重要性如下:（1）HTC 24天内从农业废物中生产成熟堆肥,而CCT仍在进行中。（2）HTC能在≥80℃的高温阶段运行10天,第3天最高可达96.02℃,≥60℃的高温阶段持续20天,促进有机质降解,提高堆肥成熟度。（3）在24天堆肥过程结束时,HTC中的TOC和TN分别下降了27%和8%,而CCT中的TOC和TN分别下降了23%和17%。对于HTC,C/N降低到15.13,调整后的含水量从～60%降低到35.5%,p H值从7.80增加到8.17,GI达到95%,而对于CCT工艺,C/N仅达到18.34,含水量降低到47.3%,p H值从7.32增加到8.75,GI仅达到60%。（4）UHT-AF辅助发酵罐堆肥优于传统堆肥,HTC能提高堆肥温度,加速有机物降解,提高堆肥质量和腐熟度,提高堆肥效率,缩短堆肥周期,和CCT相比,其在农业废弃物资源化方面显示出无可比拟的技术经济优势和巨大的应用潜力。