好氧堆肥是畜禽粪便无害化、减量化和资源化利用的重要途径。系统开展好氧堆肥过程中通风供氧、温室气体产排及其影响机制研究对于好氧堆肥生产工艺优化、节能降耗和减排增效具有重要的现实意义,也是国内外众多学者研究关注的热点和前沿领域之一。本论文基于我国主流的槽式好氧堆肥技术模式,研发了适用于规模化好氧堆肥生产过程的便携式温、氧在线监测系统,开展了槽式好氧堆肥生产试验,探究了孔隙气体浓度的时空分布以及氧气供应与消耗的动态变化;并基于实验室小型和中型好氧堆肥反应器系统,开展了供氧间隔优化和间歇供氧影响及机制研究。研究结果为解决槽式好氧堆肥过程堆体易缺氧导致发酵效果不理想,并产生大量温室气体等造成环境二次污染的问题,提供了合理间歇供氧的技术方案,为我国规模化好氧堆肥实现节能、减排、提质、增效的绿色生产提供了方法学和理论支撑。论文取得的主要创新性成果及研究结论如下:(1)研发的适用于规模化好氧堆肥生产过程的便携式温、氧在线监测系统,主要由温度数据获取模块、氧气浓度数据获取模块、信号处理模块、数据显/存模块组成,集成度高,便携性好。性能试验表明:该系统温度监测决定系数(R2)为0.9997,相对标准偏差(RSD)不超过3.02%,响应时间不超过45秒;氧气浓度监测R2为0.9997,RSD不超过2.96%,响应时间不超过30秒;在准确性、稳定性和响应速率等方面均具有良好性能。(2)槽式好氧堆肥生产试验中,中间堆体处温度、孔隙CO2和CH4浓度明显高于槽边堆体处;堆体上层孔隙O2浓度最高,孔隙CO2和CH4浓度最低,堆体下层孔隙O2浓度最低,孔隙CO2和CH4浓度最高;O2最多只能在相邻两层堆体间进行有效渗透。翻堆时均匀混合中间堆体和槽边堆体或根据膨胀剂物理特性调整堆体高度,能够在一定程度上改善自然通风状态下堆体的O2分布,从而促进堆体各部分好氧发酵进程。(3)翻堆后堆体微生物能以相对稳定速率消耗孔隙内O2直至其降至5%以下,而后长期处于静态缺氧状态。在活跃期(OUR>0.02molO2kg-1OMh-1),翻堆后堆体孔隙氧气浓度在12～49min内即降至5%,堆体每天仅有不足6.84%的时间处于良性好氧状态。改善自由空域、调整供氧间隔或者结合机械翻堆与强制通风有利于提高供氧效率,促进好氧发酵进程。(4)当供氧间隔为50 min时,堆体氧气被消耗至10%以下,表明堆肥过程不宜采用50 min及以上的供氧间隔。CH4和N2O排放以及温室气体总排放与供氧间隔均成反比(R2>0.902),表明一定程度上延长供氧间隔可以有效减少温室气体排放。间歇供氧可分别实现CH4、N2O排放和温室气体总排放减少22.26～61.36%、8.24～49.80%和12.36～53.20%。综合考虑O2浓度变化和温室气体排放情况,供氧速率为0.25 Lkg-1 DMinitial min-1,供氧30 min-间歇30 min的模式是较优的。(5)间歇和连续供氧模式下堆体有机质降解率、干物质去除率和总碳损失无显著差异,间歇供氧模式下堆体水分去除率、总氮损失以及纤维素、半纤维素和木质素降解率略低于连续供氧模式。相比于连续供氧,适度间歇供氧模式可改善堆肥好氧微生物菌群,实现CH4减排14.92%、N2O减排96.03%、NH3减排60.02%和温室气体总排放减排78.45%,同时降低能耗51.65%,提高氧气利用率2倍左右。