一假單胞菌利用基質(zhì)S時(shí)的生長(zhǎng)速率符合Monod方程。已知其最大比生長(zhǎng)速率為0.4h^-1，Ks值為0.74kg/m³，Y_x/s為0.5?，F(xiàn)利用連續(xù)培養(yǎng)器對(duì)該細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)，培養(yǎng)基中基質(zhì)S的濃度為10kg/m³，稀釋率D為0.2h^-1。在進(jìn)行連續(xù)運(yùn)行之前，利用間歇培養(yǎng)操作，將細(xì)胞濃度培養(yǎng)至6.0kg/m³。
（1）計(jì)算穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)基質(zhì)S的利用率。
（2）計(jì)算穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)培養(yǎng)器中的細(xì)胞濃度，并定性分析連續(xù)培養(yǎng)操作開始后培養(yǎng)器內(nèi)細(xì)胞濃度的變化及其原因。
（3）由于操作不慎，培養(yǎng)器內(nèi)混入A和B兩種雜菌。已知該兩種菌利用S時(shí)的最大比生長(zhǎng)速率分別為0.1h^-1和0.3h^-1，Ks值均為0.21kg/m³。試分析長(zhǎng)期培養(yǎng)時(shí)培養(yǎng)器內(nèi)的細(xì)菌組成情況。
（4）根據(jù)微生物反應(yīng)器的理論，在不停止運(yùn)行的情況下，你有什么方法排除該兩種雜菌的影響，使培養(yǎng)器內(nèi)恢復(fù)到非污染的狀態(tài)，并說明理由。
（5）計(jì)算基質(zhì)S的利用率達(dá)到99%時(shí)的稀釋率。
（6）根據(jù)（1）和（5）的計(jì)算結(jié)果，討論在環(huán)境工程上利用降低稀釋率提高污水生物處理系統(tǒng)（細(xì)胞分散體系）中污染物去除率的局限性?？刹扇∑渌裁创胧┨岣呶鬯锾幚硐到y(tǒng)（細(xì)胞分散體系）的污染物去除率？試?yán)梦⑸锓磻?yīng)器的知識(shí)，分析該措施的理論依據(jù)。

污染物A的分解反應(yīng)A→P可視為一級(jí)反應(yīng)（恒容），反應(yīng)的活化能為84kJ/mol。在150℃條件，利用平推流反應(yīng)器進(jìn)行分解反應(yīng)，A的去除率達(dá)到一定要求時(shí)需要的反應(yīng)器體積為Vp。
（1）在相同的反應(yīng)溫度下，設(shè)改用全混流反應(yīng)器時(shí)達(dá)到同樣的去除率需要的反應(yīng)器體積為Vm，則Vm與Vp的比值Vm/Vp存在何種定量關(guān)系。
（2）根據(jù)Vm/Vp值的大小，比較平推流反應(yīng)器和全混流反應(yīng)器的反應(yīng)效率并說明造成這種現(xiàn)象的主要原因是什么？
（3）設(shè)A的去除率目標(biāo)為60％，若將平推流反應(yīng)器改為全混流操作，要達(dá)到同樣的去除率反應(yīng)溫度應(yīng)如何變化？
（4）在上一問中，若將反應(yīng)器改為兩個(gè)體積相等的全混流反應(yīng)器（總有效體積不變），進(jìn)行串聯(lián)操作，若要達(dá)到60％的去除率，反應(yīng)溫度應(yīng)如何變化？

某地下水凈化工程計(jì)劃利用硝酸根離子的氫氣催化還原反應(yīng)去除地下水中的硝酸根（將氫氣送入污染地下水中，并選擇金屬銅為固體催化劑（內(nèi)部無微孔）。假設(shè)該反應(yīng)主要發(fā)生在催化劑的外表面，為非慢速反應(yīng)且硝酸根的主要還原產(chǎn)物為氮?dú)猓▽?shí)事上，根據(jù)反應(yīng)條件的不同，氨有時(shí)會(huì)成為主要還原產(chǎn)物），反應(yīng)式為：NO₃^-+H₂→ N₂+H₂O
（1）試分析該反應(yīng)系統(tǒng)的微觀過程。
（2）假如讓你設(shè)計(jì)該反應(yīng)系統(tǒng)，你會(huì)選用哪種形式的固相催化反應(yīng)器？為什么？該類反應(yīng)器有什么缺點(diǎn)？

利用間歇反應(yīng)器進(jìn)行一級(jí)不可逆液相反應(yīng)A→B的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在30℃時(shí)，A的轉(zhuǎn)化率達(dá)到80％的反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)，試回答以下問題。
（1）在同樣的溫度條件下，利用完全混合流反應(yīng)器進(jìn)行A→B反應(yīng)時(shí)，要使A的去除率達(dá)到80％，反應(yīng)物料需在反應(yīng)器中平均停留多少時(shí)間？
（2）將A的濃度為300mol/m³的液體以0.50m³/h的速度送入一完全混合流反應(yīng)器（溫度條件不變），試求反應(yīng)器有效體積為2m³時(shí)的A的轉(zhuǎn)化率。在同樣的條件下，若將5個(gè)體積均為0.4m³的完全混合流反應(yīng)器串連使用，A的轉(zhuǎn)化率將達(dá)到多少？
（3）在同樣的條件下，將A的濃度為300mol/m³的液體以0.50m³/h的速度送入一平推流反應(yīng)器，試求反應(yīng)器有效體積為2m³時(shí)的A的轉(zhuǎn)化率。
（4）根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，討論反應(yīng)器操作方式對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響。

細(xì)菌A和B均能利用基質(zhì)S作為唯一碳源和能源生長(zhǎng)，且利用S時(shí)的生長(zhǎng)速率均符合Monod方程。已知A和B的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)為：
μ_max，A=0.5h^-1，K_s，A=1mg/L，Y_x/s，AA=0.4mg（細(xì)胞）/mg（基質(zhì)），μ_max，B=0.3h^-1，K_s，B=0.2mg/L，Y_x/s，B=0.3mg（細(xì)胞）/mg（基質(zhì)）。若以S為唯一基質(zhì)，用連續(xù)培養(yǎng)器對(duì)A和B進(jìn)行混合培養(yǎng)，已知培養(yǎng)器的有效體積為0.5m³，新鮮培養(yǎng)液中S的濃度為50mg/L，試回答以下問題：
（1）在培養(yǎng)達(dá)到穩(wěn)定態(tài)時(shí)，保證A和B共存的必要條件是什么？
（2）在培養(yǎng)液供應(yīng)量為0.2m³/h的條件下，試計(jì)算培養(yǎng)達(dá)到穩(wěn)定態(tài)時(shí)培養(yǎng)器內(nèi)A和B的細(xì)胞濃度分別為多少？基質(zhì)的轉(zhuǎn)化率是多少？
（3）在培養(yǎng)液供應(yīng)量為0.06m³/h的條件下，試計(jì)算達(dá)到穩(wěn)定態(tài)時(shí)培養(yǎng)器內(nèi)A和B的細(xì)胞濃度分別為多少？基質(zhì)的轉(zhuǎn)化率是多少？
（4）討論利用連續(xù)培養(yǎng)器進(jìn)行混合菌培養(yǎng)時(shí)的注意事項(xiàng)以及影響培養(yǎng)器內(nèi)基質(zhì)轉(zhuǎn)化率的主要參數(shù)和操作條件。