沼气旺火烧化土气

习近平总书记在党的十九大报告中指出：“要以‘一带一路建设为重点，坚持引进来和走出去并重，遵循共商共建共享原则，加强创新能力开放合作，形成陆海内外联动、东西双向互济的开放格局。”为更好地推进 “一带一路”合作，加强同沿线国家的文化交流，根据学生母语背景的不同，编写一套更适合其语言学习特点的教材就显得十分有必要了。我們人文社科领域的研究者在这项工作中责无旁贷。

建设美丽乡村，必须要解决农业生产生活中的污染防治、农村人居环境整治、固体废弃物处置等问题。

沼气被视为当今最具希望的新能源形式之一。以厌氧发酵制取生物燃气（俗称“沼气”）的方式，能够把巨量的工农业废弃物资源化利用，是促进美丽乡村建设的极佳途径。

我国曾大量修建农村户用沼气池，但由于工艺简陋、效率低下，始终不能进一步推广，甚至在一定程度上给人们带来了极大误解，认为沼气是一种低效、粗陋、缺乏科技含量的农村土法工艺。而美国、德国和瑞典等发达国家却在沼气领域取得了重大突破，一座座极具科技含量的大型沼气工程如雨后春笋般建起，为发达国家生态环境提升提供了巨大支撑。

投身于沼气这个行业后，我切实体会到，这种差距绝不仅仅是数量上，而是农村土法工艺和现代科技之间的代差，深感21世纪的中国沼气人肩负重任。

我于2011年进入四川大学人居环境研究所攻读博士，研究方向是农村人居环境工程，技术落脚点正是利用现代科技提升沼气工程运行效率。非常幸运的是，我的导师和农业部沼气科学研究所建立了紧密的合作关系，使我得以在基础理论、工程实践和产业前沿等各个方面都得到极大帮助，迅速进入了研究状态。

现代沼气工程中，提升沼气发酵效率的主要手段有搅拌、增温、使用添加剂等。我本科学的是建筑环境与设备工程，学科基础是流体力学和热力学，而搅拌的本质是料液的流动过程，是可以用流体力学方法模拟计算的，所以我的注意力很自然地偏向了利用流体力学提高搅拌效率。

由于沼气工程是全部在厌氧条件下发酵产气，容器密闭不可视，所以很多设计人员在没有掌握搅拌流场形态的情况下，随意设计了一些搅拌措施，不但没有提高效率还浪费了动力。看到这一点后，我着手设计了一个大型实验，首先利用CFD（计算流体动力学）方法，建立了一些罐体的数字模型，为它们设计多种优化搅拌措施，并模拟绘制搅拌产生的流场形态，在可视化的基础上进行了优劣分析，再回过头去改进设计，筛选出几个优化的设计方案，并制造了实验罐。

我用几个优化设计实验罐和不搅拌的对照组进行对比实验的方式，针对沼气工程常见原料工况，进行了液态单相流、液液多相流、固液多相流的对照实验，量化描述了我的优化设计在各种工况下的产气率和污染物去除率提升幅度，并通过CFD模拟流场图进行了原理分析。

类似的研究其实在业界并不少，但多是零散的对照实验，缺乏流场图和实验结果的耦合，多为盲人摸象。我的这次大型变工况实验全面比较了各种原料工况，量化描述了优化程度，建立了一套优化设计方法体系，获得了较高评价，还异常获得了2016年四川省科技进步二等奖。

随着沼气科技的不断进步，很多原本不能以沼气方式资源化利用的废弃物，如高浓度有机工业废水，也纳入了沼气原料范畴，产气率的大幅提高也使沼气发电、沼气动力锅炉、沼气提纯并网等新产业应运而生。新原料具有新的发酵特性，又带来更多的空白亟待研究人员去填补。

责任编辑：朴添勤