2017年11月10日，由中国农业大学生物能源环境科学与技术研究室董仁杰教授和吴树彪副教授带领其研究小组，历经5年自主研发的规模化沼气工程厌氧发酵预警监控系统成功通过测试，这标志着大规模厌氧发酵系统运行稳定性将得到保障，运行效率将进一步提高，对我国规模化沼气工程的健康发展具有重要的推动作用。
　　党的十九大指出，我国社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。人们对健康生活的追求愿望不断攀升，对肉蛋奶等畜牧产品的需求量越来越大。在强劲的市场需求下，我国规模化和集约化畜牧业、种植业得到了迅速发展。然而，在满足人们对大量蛋奶肉需求的同时，规模化畜禽养殖业也将产生大量的畜禽废弃物，2013年全国畜禽粪便污染总量达6.23亿吨，根据畜禽污染物年度产生系数计算，2017年将产生猪粪尿污染物约为7641亿吨。作为人畜食物来源的种植业，我国每年产生的农作物秸秆总量达到了全球秸秆总量的20%左右，由于农作物秸秆年产出量与消耗量的失衡，大量秸秆都被就地焚烧或者作为传统燃料，导致大量资源浪费的同时，也严重污染了环境。而伴随人们饮食水平提高的，还有餐厨垃圾的大量产生，我国餐厨垃圾占城市生活垃圾总量的37%~62%，并且呈逐年上升趋势。每年大量的畜禽废弃物、农作物秸秆和餐厨垃圾如果处理不当，将会造成极大地能源浪费的同时，降低了环境质量，成为“放错地方的资源”。
　　厌氧发酵技术能够将畜禽粪便、农作物秸秆和餐厨垃圾等有机废弃物实现资源化、无害化利用，可达到能源二次回收与环境保护的双重效果，是一种高效处理废弃物的途径。自七五计划开始，在毛泽东主席的批示下，国家大力发展户用小型沼气工程，为当时我国农村资源的有效利用和能源供给提供了有力保障。2016年12月，习近平总书记在主持召开中央财经领导小组第十四次会议时再次强调：加快推进畜禽养殖废弃物处理和资源化利用具有深远意义，要坚持政府支持、企业主体、市场化运作的方针，以沼气和生物天然气为主要处理方向，力争在“十三五”期间，基本解决大规模畜禽养殖场粪污处理和资源化问题。我国沼气工程在政府的大力支持下发展迅速，并越来越凸显出集约化和规模化的趋势。截至2013年，我国已建成处理农业废弃物的大型沼气工程5246处、中型沼气工程9767处，累计投资达253亿元，平均每处沼气工程投资约为168.5万元。对于沼气工程这种投资巨大，经济效益预期较高的系统，保障其良好运行在管理中尤为重要。但在实际生产运行中，沼气工程容易出现稳定性异常现象，一旦系统严重失稳，重新恢复不仅需要较大的资金投入，还需要较长的时间，更严重的甚至无法恢复。目前沼气工程普遍采用甲烷产量、产气速率、pH值等常规指标表征厌氧发酵系统的稳定性。虽然这些指标便于监测，但因其具有滞后性往往在系统发生异常一段时间之后才会被发现。挥发性脂肪酸（VFA）质量浓度、碳酸氢盐碱度（TIC）和两者的比值（VFA/TIC）因其及时性和准确性更能反映厌氧发酵系统的运行状态。
　　以VFA和TIC两项指标的检测为导向，中国农业大学最终研发出一套应用于规模化沼气工程的厌氧发酵预警监控系统。该系统利用工业控制计算机作为上位机，运动控制器为下位机，结合传感器与执行器技术，检测出表征厌氧发酵状态的VFA和TIC两项重要指标；自身配备的清洗模块可将滴定结束后的沼液残渣清洗干净，为下一次检测做准备；利用嵌入的专家系统，判断上述指标所代表的运行状态并给出合理化处理建议；利用数据远程传输功能，将检测到的指标、运行状态和处理建议通过网络发送到用户手机端，及时通知用户其沼气工程的运行状态；当出现运行异常时，用户可通过手机远程回复相应处理建议，通过该系统本地的I/O口控制进料系统和搅拌系统的运行，进而实现沼气工程运行异常的修复。该系统基于内部的自动运行程序，可根据预设时间实现自动在线监测预警，无需用户手动干预。
　　规模化沼气工程厌氧发酵预警监控系统可应用于畜禽废弃物、农作物秸秆以及餐厨垃圾等不同发酵原料的规模化沼气工程，适用范围广。该系统检测的VFA和TIC两项指标，相对于传统仪器检测的指标，更可及时、准确地反应沼气工程厌氧发酵状态，可靠性更高。同时该系统自身配备的进样模块、清洗模块和设定的自动运行程序实现了自动在线监测预警，高度的自动化，在保障运行稳定的同时，也极大地降低了运营成本。信息的远程发送，能够让用户及时了解和控制其沼气工程的运行，使异常处理更具时效性。规模化沼气工程厌氧发酵预警监控系统将有力保障沼气工程的运行效率，助力我国规模化沼气工程的发展。目前，研究小组在该领域共培养出硕士研究生3名，发表学术论文8篇，申请发明专利2项，申报软件著作权2项。（张相雨）