第 1 题

在污水处理厂处理废水时，碳水化合物

(\ce{CH2O})_n

的45 %被完全氧化为

\ce{CO2}

和

\ce{H2O}

；10 %发生厌氧发酵分解为两种气体组分（

\ce{CO2}

和

\ce{CH4}

）；其余（45 %）留在污泥中。每天的总产气量为16 m

^3

（25 °C，100 kPa）。1.1 污泥中残留的碳水化合物质量为每天多少千克？1.2 利用甲烷的燃烧热（

-882

kJ mol

^{-1}

），计算每天生成的甲烷燃烧可产生的能量。1.3 已知废水中碳水化合物的浓度为 250 mg dm

^{-3}

，计算该厂每天处理的废水量（以每天水 m

^3

计）。

第 4/5 步：甲烷燃烧能量

n(\ce{CH4}) = \dfrac{0.5 \times 10}{55}\times 645.5 = 58.7\ \text{mol};\quad |\Delta H| = 58.7 \times 882\ \text{kJ} = 5.18\times 10^4\ \text{kJ day}^{-1}

分析

发酵转化总碳水化合物的10 %，产生 $0.5 \times (10/55) \times 646 = 58.7$ mol 甲烷；按882 kJ mol $^{-1}$ 可提供 $58.7 \times 882 = 5.178\times 10^4$ kJ $\approx 51.8$ MJ/天。