問題 1

下水処理場での廃水処理において、炭水化物

(\ce{CH2O})_n

の45 %が完全に酸化されて

\ce{CO2}

と

\ce{H2O}

になり、10 %が嫌気性発酵により2つの気体成分（

\ce{CO2}

と

\ce{CH4}

）に分解し、残り（45 %）は汚泥中に留まる。総ガス発生量は1日あたり16 m

^3

（25 °C、100 kPa）である。1.1 汚泥に残る炭水化物の量は1日あたり何kgか？ 1.2 メタンの燃焼熱（

-882

kJ mol

^{-1}

）を用いて、1日に生成するメタンの燃焼から得られるエネルギー量を計算せよ。1.3 廃水中の炭水化物濃度が 250 mg dm

^{-3}

であるとき、処理場で1日に処理される廃水の量を1日あたりの水 m

^3

で計算せよ。

ステップ 3/5: 汚泥中の炭水化物

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m(\text{sludge}) = \dfrac{45}{55}\times 645.5 \times 30.03\times 10^{-3} = 15.85\ \text{kg day}^{-1}

分析

汚泥は残りの45 %を保持する： $n(\text{汚泥}) = (45/55) \times 646 = 528$ mol の $\ce{CH2O}$ 。 $M(\ce{CH2O}) = 30.03$ g mol $^{-1}$ より、日産質量は $528 \times 30.03 = 15.85\times 10^3$ g = 15.85 kg/日。