污水生物处理的数学模型与应用 [Modeling and Application for Biological Wastewater Treatment] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　《污水生物处理的数学模型与应用》共分13章，第1章概述了污水生物处理数学模型的发展历史，第2章和第3章对化学计量学和酶催化反应动力学进行了介绍，第4章系统地介绍了污水生物处理的经典模型及其应用，第5章和第6章分别介绍了厌氧生物处理的反应动力学和生物膜反应器的动力学，第7章介绍了二次沉淀池的模型。从第8章到第11章介绍了由国际水质协会（IAWQ）提出的ASM系列模型，包括ASM1、ASM2、ASM2d和ASM3模型，工艺概化模型的建立与模型求解，ASM模型的水质表达与动力学参数估值，运用ASM模型进行模拟的方法与流程。鉴于污水生物处理的数值模拟技术主要应用于设计和优化运行，第12章和第13章分别提供了污水生物处理工艺复算和工艺参数优化的算例。
　　《污水生物处理的数学模型与应用》可作为给水排水和环境工程专业的教材和参考书。

内页插图

目录

第1章 概述
1.1 污水生物处理技术的发展
1.2 污水生物处理的数学模型
1.3 活性污泥模型（ASM）
1.4 污水生物处理的其他数学模型
1.4.1 固定生长好氧生物处理过程的数学模型
1.4.2 厌氧生物处理过程的数学模型
1.5 小结

第2章 污水生物处理的化学计量学与能量转化
2.1 微生物细胞的经验分子式
2.2 污水生物处理的化学计量学基础
2.3 广义反应速率与多重反应的表达
2.4 细胞生长与基质利用
2.5 小结

第3章 酶和酶催化反应动力学
3.1 酶和酶的催化特性
3.1.1 酶的概念
3.1.2 酶的催化特性
3.2 酶催化反应的动力学模型
3.2.1 酶促反应与米一门公式
3.2.2 酶促反应动力学参数的估值
3.2.3 酶促反应的抑制
3.3 小结

第4章 活性污泥法的经典模型
4.1 污水生物处理的经典模型
4.2 Eckenfelder模型
4.3 Grau模型
4.4 Lawrence-McCarty模型
4.5 McKinney模型
4.6 基质降解与生物增长量之间的关系
4.7 基质降解与需氧量之间的关系
4.8 pH条件
4.9 对营养的要求
4.1 0温度的影响
4.1 1生物处理系统污泥最佳沉降条件
4.1 1.1 概述
4.1 1.2 表示活性污泥沉降性能的主要参数
4.1 1.3 污泥的最佳沉降条件
4.1 2活性污泥法经典模型的应用
4.1 2.1 概述
4.1 2.2 传统活性污泥法
4.1 2.3 完全混合活性污泥法
4.1 3小结

第5章 厌氧生物处理的反应动力学
5.1 厌氧生物反应动力学
5.1.1 厌氧生物反应动力学模型
5.1.2 厌氧系统中的细胞合成
5.1.3 颗粒有机物水解
5.1.4 水解产物的厌氧反应
5.1.5 产甲烷过程
5.1.6 温度对厌氧生物反应动力学的影响
5.1.7 对温度影响和温度系数的表达
5.2 厌氧过程中自由能的释放
5.2.1 释放的标准自由能
5.2.2 标准状态与环境条件
5.2.3 氢分压对转化自由能的影响
5.3 厌氧过程的化学计量学
……
第6章 生物膜反应器的动力学
第7章 二次沉淀池的模型
第8章 IAWQ活性污泥法模型
第9章 活性污泥工艺的建模基础与模型求解
第10章 IAWQ模型的水质表达与动力学参数估值
第11章 ASM模型用于污水处理过程模拟的方法与流程
第12章 ASM模型在污水处理工艺设计中的应用
第13章 ASM模型在污水处理厂优化运行中的应用

前言/序言

结构生物学基础与蛋白质折叠动力学研究 图书名称：结构生物学基础与蛋白质折叠动力学研究 (Structural Biology Fundamentals and Protein Folding Dynamics) 内容简介 本书深入探讨了生命科学领域中两个核心且紧密关联的前沿分支：结构生物学的基础原理及其在解析复杂生物分子结构中的应用，以及蛋白质折叠这一生命活动中最基本、最精妙的动态过程的机制与动力学研究。全书以严谨的科学态度和详实的实验数据为基础，旨在为高等院校的生物学、生物化学、生物物理学以及计算生物学专业的师生和研究人员提供一本全面、深入、具有高度参考价值的学术专著。 第一部分：结构生物学的基石与技术前沿 本部分聚焦于解析生命大分子三维结构所依赖的关键理论框架、实验方法及其在解析复杂生物系统中的最新进展。 第一章：生物大分子结构层级与物理化学基础 本章首先回顾了生物大分子（蛋白质、核酸）的化学组成和基本结构特征，重点阐述了分子间作用力（氢键、范德华力、疏水作用、静电相互作用）在维持和确定生物分子特定构象中的决定性作用。深入分析了热力学和动力学原理在理解分子稳定性与构象变化中的地位，为后续的结构解析技术奠定理论基础。同时，讨论了结构生物学中常用概念，如构象、拓扑结构、结构域（Domain）的定义及其生物学意义。 第二章：X射线晶体学：从晶体生长到高分辨率结构解析 X射线晶体学是结构生物学“三驾马车”中最成熟的技术。本章详细介绍了晶体衍射的基本原理，包括布拉格定律、倒易空间的概念。重点阐述了高质量单晶的制备技术，包括蛋白质的筛选、优化结晶条件（如沉淀法、蒸汽扩散法）的系统策略。在数据收集方面，详细描述了同步辐射光源的使用优势、数据收集流程与质量控制。结构解析部分，着重讲解了相位问题（Phase Problem）的解决之道，如同晶置换法（MIR/SIR）、超高压晶体学、SAD/MAD技术，并配以大量的实例说明如何通过电子密度图的解析来构建和优化原子模型，以及后处理（如R因子、RMSD评估）的规范要求。 第三章：冷冻电子显微镜（Cryo-EM）：结构生物学的新范式 Cryo-EM已成为解析大分子复合物和膜蛋白结构的主导技术。本章系统介绍了冷冻电镜成像的基本原理，包括电子束与样品的相互作用、像差对图像质量的影响，以及自动采集系统的操作流程。核心内容在于三维重构算法的演进，从早期的随机倾转法到现代的迭代优化算法。详细剖析了如何处理低信噪比数据、如何进行精确的粒子挑选和分类（Classification），以及如何进行局部精修以获得高分辨率结构。特别关注了Cryo-ET（电子断层扫描）在解析细胞内结构和动态过程中的应用前景。 第四章：核磁共振波谱学（NMR）：在溶液中捕获动态信息 NMR技术提供了在接近生理状态的溶液环境中研究分子结构和动态的独特视角。本章从原子核自旋的基本概念入手，讲解了二维、三维乃至四维NMR实验的设计原则，如COSY, TOCSY, NOESY, HSQC等。重点阐述了如何利用距离约束（NOE）和角度约束（J耦合常数）来构建蛋白质的三维模型。此外，本部分深入讨论了NMR在研究分子柔性、构象平衡、以及蛋白质-配体相互作用动力学（如弛豫时间分析）方面的独特优势，是理解分子功能动态性的关键技术。 第二部分：蛋白质折叠的原理、模型与计算模拟 本部分从宏观功能需求出发，追溯到微观的分子折叠过程，探讨蛋白质如何高效、准确地获得其天然三维结构。 第五章：蛋白质折叠的能量景观与热力学驱动力 本章系统地阐述了描述蛋白质折叠过程的能量景观（Energy Landscape）理论，包括漏斗形模型（Folding Funnel）。详细分析了驱动蛋白质折叠的四大主要热力学贡献：疏水效应、氢键形成、范德华作用和熵变。重点讨论了折叠的“隐藏信息假设”（The Secondary Structure Nucleation Hypothesis）和“关键中间态”（Crucial Intermediate State）理论，并对比了它们在解释快速折叠与慢速折叠机制上的异同。 第六章：折叠路径动力学：中间体与关键决定步骤 折叠过程并非一步到位，而是涉及一系列快速反应的中间体。本章聚焦于如何通过实验手段（如紫外吸收、荧光猝灭、圆二色谱等）解析折叠路径。详细介绍了一级结构决定三级结构（Anfinsen范式）在现代研究中的修正与发展。对“快速折叠”与“慢速折叠”的分子机制进行了深入比较，并探讨了分子伴侣蛋白（Chaperones）在协助错误折叠或聚集的蛋白质重新折叠中的关键作用。 第七章：从序列到结构：计算折叠预测的算法演进 本部分探讨了利用计算机模拟预测蛋白质结构的方法学进展，这是结构生物学和药物设计交叉领域的核心。首先回顾了基于同源模版（Template-based Modeling）的分子替换法（Homology Modeling）的精确性提升。随后，深入讲解了Ab Initio（从头算）预测方法，特别是蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation）和分子动力学（Molecular Dynamics, MD）在构象空间搜索中的应用。重点讨论了接触图（Contact Map）预测算法、基于机器学习的残基间距离和二面角预测（如AlphaFold的Transformer架构基础），以及MD模拟在研究折叠过程（如加速采样技术，如Metadynamics）中的关键地位。 第八章：错误折叠、聚集体形成与疾病机制 蛋白质的错误折叠是多种神经退行性疾病（如阿尔茨海默病、帕金森病）和部分癌症的共同病理基础。本章专门分析了错误折叠动力学中关键的成核聚合步骤，特别是淀粉样纤维（Amyloid Fibril）的形成机制。讨论了聚集体的结构特征（如交叉$eta$片层结构），并结合结构生物学数据，探讨了突变、氧化应激或pH变化如何影响折叠路径，从而加速错误折叠和毒性寡聚体的产生。理解这些病理折叠过程的动力学，是开发针对性药物干预的前提。 本书力求在严谨的理论基础上，全面覆盖现代结构生物学的实验技术体系，并深入剖析蛋白质折叠这一生命核心谜题的动力学本质，为读者提供一个从静态结构到动态功能的完整认知框架。