一假單胞菌利用基質S時的生長速率符合Monod方程。已知其最大比生長速率為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)器對該細菌進行培養(yǎng)，培養(yǎng)基中基質S的濃度為10kg/m³，稀釋率D為0.2h^-1。在進行連續(xù)運行之前，利用間歇培養(yǎng)操作，將細胞濃度培養(yǎng)至6.0kg/m³。
（1）計算穩(wěn)定運行時基質S的利用率。
（2）計算穩(wěn)定運行時培養(yǎng)器中的細胞濃度，并定性分析連續(xù)培養(yǎng)操作開始后培養(yǎng)器內細胞濃度的變化及其原因。
（3）由于操作不慎，培養(yǎng)器內混入A和B兩種雜菌。已知該兩種菌利用S時的最大比生長速率分別為0.1h^-1和0.3h^-1，Ks值均為0.21kg/m³。試分析長期培養(yǎng)時培養(yǎng)器內的細菌組成情況。
（4）根據(jù)微生物反應器的理論，在不停止運行的情況下，你有什么方法排除該兩種雜菌的影響，使培養(yǎng)器內恢復到非污染的狀態(tài)，并說明理由。
（5）計算基質S的利用率達到99%時的稀釋率。
（6）根據(jù)（1）和（5）的計算結果，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)（細胞分散體系）中污染物去除率的局限性。可采取其它什么措施提高污水生物處理系統(tǒng)（細胞分散體系）的污染物去除率？試利用微生物反應器的知識，分析該措施的理論依據(jù)。

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

某地下水凈化工程計劃利用硝酸根離子的氫氣催化還原反應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（內部無微孔）。假設該反應主要發(fā)生在催化劑的外表面，為非慢速反應且硝酸根的主要還原產(chǎn)物為氮氣（實事上，根據(jù)反應條件的不同，氨有時會成為主要還原產(chǎn)物），反應式為：NO₃^-+H₂→ N₂+H₂O
（1）試分析該反應系統(tǒng)的微觀過程。
（2）假如讓你設計該反應系統(tǒng)，你會選用哪種形式的固相催化反應器？為什么？該類反應器有什么缺點？

利用間歇反應器進行一級不可逆液相反應A→B的動力學實驗，實驗結果表明，在30℃時，A的轉化率達到80％的反應時間為3小時，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器進行A→B反應時，要使A的去除率達到80％，反應物料需在反應器中平均停留多少時間？
（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器（溫度條件不變），試求反應器有效體積為2m³時的A的轉化率。在同樣的條件下，若將5個體積均為0.4m³的完全混合流反應器串連使用，A的轉化率將達到多少？
（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器，試求反應器有效體積為2m³時的A的轉化率。
（4）根據(jù)以上計算結果，討論反應器操作方式對轉化率的影響。

細菌A和B均能利用基質S作為唯一碳源和能源生長，且利用S時的生長速率均符合Monod方程。已知A和B的生長動力學參數(shù)為：
μ_max，A=0.5h^-1，K_s，A=1mg/L，Y_x/s，AA=0.4mg（細胞）/mg（基質），μ_max，B=0.3h^-1，K_s，B=0.2mg/L，Y_x/s，B=0.3mg（細胞）/mg（基質）。若以S為唯一基質，用連續(xù)培養(yǎng)器對A和B進行混合培養(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)達到穩(wěn)定態(tài)時，保證A和B共存的必要條件是什么？
（2）在培養(yǎng)液供應量為0.2m³/h的條件下，試計算培養(yǎng)達到穩(wěn)定態(tài)時培養(yǎng)器內A和B的細胞濃度分別為多少？基質的轉化率是多少？
（3）在培養(yǎng)液供應量為0.06m³/h的條件下，試計算達到穩(wěn)定態(tài)時培養(yǎng)器內A和B的細胞濃度分別為多少？基質的轉化率是多少？
（4）討論利用連續(xù)培養(yǎng)器進行混合菌培養(yǎng)時的注意事項以及影響培養(yǎng)器內基質轉化率的主要參數(shù)和操作條件。