下图为活性污泥法处理污水的一般工艺。在曝气池中，微生物分解有机物并产生生物污...

问答题 下图为活性污泥法处理污水的一般工艺。在曝气池中，微生物分解有机物并产生生物污泥。生物污泥在沉淀池里进行固液分离，排出系统的污水中不含污泥。污泥以泥浆或者湿污泥的形式从沉淀池底部排出，一部分作为剩余污泥排出系统，另一部分作为活性污泥回流到曝气池，曝气池中的生物污泥叫活性污泥。系统每天处理水量q_V0，为1240m³/d。日产污泥干重q_Vm为100kg/d，外排的剩余污泥流量为q_Vs。曝气池中的污泥浓度ρ_s，为1kg/m³。回流和外排湿污泥浓度ρ_sr为10kg/m³。曝气池面积A为1000m²，有效容积V为1500m³。沉淀池和管道容积可忽略不计。试估算外排的剩余污泥流量q_Vs和回流污泥流量q_Vr。

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1.问答题 在一些反应中，反应产物能对反应起催化作用，加速反应进程，此类反应称为“自催化反应”。对于由反应式（1）和（2）表示的自催化反应，试给出反应物A的速率方程（恒容反应）及其积分式。
A→P（1）
A+P=P+P（2）

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2.问答题 微生物反应一般在常温附近进行时，其反应速率常数k与温度的关系可以用下式表示：
k=k₂₀α^t-20
式中：k₂₀——20℃时的反应速率常数；
α——温度变化系数；
t——温度，℃。
试给出α与Arrhenius公式中活化能Ea的关系式。

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3.问答题 对于由反应（1）和（2）构成的复杂反应，试给出反应组分A、B、Q、P的反应速率-r_A、-r_B、r_Q、r_P与反应（1）和（2）的反应速度r₁和r₂的关系。
A+2B=Q（1）
A+Q=P（2）

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4.问答题对于等温恒压气相反应α_A+α_BB→α_pP，已知该反应的膨胀因子为δ_A，反应开始时各组分的分压分别为p_A0，p_B0，p_P0和p_M0，A的摩尔分数为z_A0。反应系统中含有惰性组分M。试求出反应体系中各组分的分压与A的转化率x_A的关系。

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5.问答题 在连续反应器内进行的恒容平行反应（1）和（2），当原料中（反应器进口）的A、B浓度均为3000mol/m³时，出口反应液中的A、R的浓度分别为250mol/m³和2000mol/m³。试计算反应器出口处的A的转化率以及B和S的浓度（原料中不含R和S）。
A+B=R（1）
2A=R+S（2）

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6.问答题气态NH₃在常温高压条件下的催化分解反应2NH₃=N₂+3H₂可用于处理含NH₃废气。现有一NH₃和CH₄含量分别为95％和5％的气体，通过NH₃催化分解反应器后气体中NH₃的含量减少为3％，试计算NH₃的转化率和反应器出口处N₂、H₂和CH₄的摩尔分数。（CH₄为惰性组分，不参与反应）

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7.问答题 对于按反应式（1）和（2）进行的平行串联反应，设反应开始时系统中的总摩尔数为n₀，A、B、Q、P的摩尔数分别为：n_A0、n_B0、n_Q0、n_P0，A和B的摩尔分数分别为z_A0和z_B0。试给出t时刻时A和B的摩尔分数z_A和z_B以及A在反应（1）和（2）的转化率x_A1和x_A2之间的关系。
A+B=Q（1）
A+2Q=P（2）

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8.问答题 根据间歇操作、半间歇操作及连续操作的特点，画出在下列反应器中或反应器出口处反应物A的浓度随时间（或位置）的变化曲线。

（a）间歇反应器（t=0，c_A=c_A0）；
（b）半间歇反应器（t=0，c_A=c_A0，c_B=0）；
（c）槽式连续反应器；
（d）管式连续反应器（给出c_A随位置的变化）；
（e）三级串联槽式连续反应器（给出c_A1，c_A2，c_A3随时间的变化）

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9.问答题采用电渗析的方法除盐，已知料液的NaCl浓度为0.3mol/L，实验测得传质系数为D_bl/δ_bl=7.8×10^-2m/s，膜中Cl^-离子的迁移数为0.52，边界层中Cl^-离子迁移数为0.31，求该电渗析过程的极限电流密度。

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10.问答题用微滤膜处理某悬浮液，0.1MPa下，滤膜的清水通量为150L/（m²h），已知悬浮颗粒为0.1μm的球形微粒，当滤饼层的厚度为6μm，空隙率为0.2时，滤膜的通量为40L/（m²h），求此时的过滤压差。

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