沼氣旺火燒化土氣

習近平總書記在黨的十九大報告中指出：“要以‘一帶一路建設為重點，堅持引進來和走出去并重，遵循共商共建共享原則，加強創新能力開放合作，形成陸海內外聯動、東西雙向互濟的開放格局。”為更好地推進 “一帶一路”合作，加強同沿線國家的文化交流，根據學生母語背景的不同，編寫一套更適合其語言學習特點的教材就顯得十分有必要了。我們人文社科領域的研究者在這項工作中責無旁貸。

建設美麗鄉村，必須要解決農業生產生活中的污染防治、農村人居環境整治、固體廢棄物處置等問題。

沼氣被視為當今最具希望的新能源形式之一。以厭氧發酵制取生物燃氣（俗稱“沼氣”）的方式，能夠把巨量的工農業廢棄物資源化利用，是促進美麗鄉村建設的極佳途徑。

我國曾大量修建農村戶用沼氣池，但由于工藝簡陋、效率低下，始終不能進一步推廣，甚至在一定程度上給人們帶來了極大誤解，認為沼氣是一種低效、粗陋、缺乏科技含量的農村土法工藝。而美國、德國和瑞典等發達國家卻在沼氣領域取得了重大突破，一座座極具科技含量的大型沼氣工程如雨后春筍般建起，為發達國家生態環境提升提供了巨大支撐。

投身于沼氣這個行業后，我切實體會到，這種差距絕不僅僅是數量上，而是農村土法工藝和現代科技之間的代差，深感21世紀的中國沼氣人肩負重任。

我于2011年進入四川大學人居環境研究所攻讀博士，研究方向是農村人居環境工程，技術落腳點正是利用現代科技提升沼氣工程運行效率。非常幸運的是，我的導師和農業部沼氣科學研究所建立了緊密的合作關系，使我得以在基礎理論、工程實踐和產業前沿等各個方面都得到極大幫助，迅速進入了研究狀態。

現代沼氣工程中，提升沼氣發酵效率的主要手段有攪拌、增溫、使用添加劑等。我本科學的是建筑環境與設備工程，學科基礎是流體力學和熱力學，而攪拌的本質是料液的流動過程，是可以用流體力學方法模擬計算的，所以我的注意力很自然地偏向了利用流體力學提高攪拌效率。

由于沼氣工程是全部在厭氧條件下發酵產氣，容器密閉不可視，所以很多設計人員在沒有掌握攪拌流場形態的情況下，隨意設計了一些攪拌措施，不但沒有提高效率還浪費了動力。看到這一點后，我著手設計了一個大型實驗，首先利用CFD（計算流體動力學）方法，建立了一些罐體的數字模型，為它們設計多種優化攪拌措施，并模擬繪制攪拌產生的流場形態，在可視化的基礎上進行了優劣分析，再回過頭去改進設計，篩選出幾個優化的設計方案，并制造了實驗罐。

我用幾個優化設計實驗罐和不攪拌的對照組進行對比實驗的方式，針對沼氣工程常見原料工況，進行了液態單相流、液液多相流、固液多相流的對照實驗，量化描述了我的優化設計在各種工況下的產氣率和污染物去除率提升幅度，并通過CFD模擬流場圖進行了原理分析。

類似的研究其實在業界并不少，但多是零散的對照實驗，缺乏流場圖和實驗結果的耦合，多為盲人摸象。我的這次大型變工況實驗全面比較了各種原料工況，量化描述了優化程度，建立了一套優化設計方法體系，獲得了較高評價，還異常獲得了2016年四川省科技進步二等獎。

隨著沼氣科技的不斷進步，很多原本不能以沼氣方式資源化利用的廢棄物，如高濃度有機工業廢水，也納入了沼氣原料范疇，產氣率的大幅提高也使沼氣發電、沼氣動力鍋爐、沼氣提純并網等新產業應運而生。新原料具有新的發酵特性，又帶來更多的空白亟待研究人員去填補。

責任編輯：樸添勤