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 5/5: 1日の廃水処理量

V = \dfrac{n_{\text{total}} \times M}{c} = \dfrac{(645.5 / 0.55) \times 30.03\times 10^{-3}}{0.250} = 140.9\ \text{m}^3\ \text{day}^{-1}

分析

流入する全炭水化物は $646 / 0.55 = 1174$ mol = 35.25 kg/日。濃度 250 mg dm $^{-3} = 0.250$ kg m $^{-3}$ より、処理場は1日に $35.25 / 0.250 = 140.9$ m $^3$ の廃水を処理する。