汙水生物處理的數學模型與應用 [Modeling and Application for Biological Wastewater Treatment] 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　《汙水生物處理的數學模型與應用》共分13章，第1章概述瞭汙水生物處理數學模型的發展曆史，第2章和第3章對化學計量學和酶催化反應動力學進行瞭介紹，第4章係統地介紹瞭汙水生物處理的經典模型及其應用，第5章和第6章分彆介紹瞭厭氧生物處理的反應動力學和生物膜反應器的動力學，第7章介紹瞭二次沉澱池的模型。從第8章到第11章介紹瞭由國際水質協會（IAWQ）提齣的ASM係列模型，包括ASM1、ASM2、ASM2d和ASM3模型，工藝概化模型的建立與模型求解，ASM模型的水質錶達與動力學參數估值，運用ASM模型進行模擬的方法與流程。鑒於汙水生物處理的數值模擬技術主要應用於設計和優化運行，第12章和第13章分彆提供瞭汙水生物處理工藝復算和工藝參數優化的算例。
　　《汙水生物處理的數學模型與應用》可作為給水排水和環境工程專業的教材和參考書。

內頁插圖

目錄

第1章 概述
1.1 汙水生物處理技術的發展
1.2 汙水生物處理的數學模型
1.3 活性汙泥模型（ASM）
1.4 汙水生物處理的其他數學模型
1.4.1 固定生長好氧生物處理過程的數學模型
1.4.2 厭氧生物處理過程的數學模型
1.5 小結

第2章 汙水生物處理的化學計量學與能量轉化
2.1 微生物細胞的經驗分子式
2.2 汙水生物處理的化學計量學基礎
2.3 廣義反應速率與多重反應的錶達
2.4 細胞生長與基質利用
2.5 小結

第3章 酶和酶催化反應動力學
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 酶催化反應的動力學模型
3.2.1 酶促反應與米一門公式
3.2.2 酶促反應動力學參數的估值
3.2.3 酶促反應的抑製
3.3 小結

第4章 活性汙泥法的經典模型
4.1 汙水生物處理的經典模型
4.2 Eckenfelder模型
4.3 Grau模型
4.4 Lawrence-McCarty模型
4.5 McKinney模型
4.6 基質降解與生物增長量之間的關係
4.7 基質降解與需氧量之間的關係
4.8 pH條件
4.9 對營養的要求
4.1 0溫度的影響
4.1 1生物處理係統汙泥最佳沉降條件
4.1 1.1 概述
4.1 1.2 錶示活性汙泥沉降性能的主要參數
4.1 1.3 汙泥的最佳沉降條件
4.1 2活性汙泥法經典模型的應用
4.1 2.1 概述
4.1 2.2 傳統活性汙泥法
4.1 2.3 完全混閤活性汙泥法
4.1 3小結

第5章 厭氧生物處理的反應動力學
5.1 厭氧生物反應動力學
5.1.1 厭氧生物反應動力學模型
5.1.2 厭氧係統中的細胞閤成
5.1.3 顆粒有機物水解
5.1.4 水解産物的厭氧反應
5.1.5 産甲烷過程
5.1.6 溫度對厭氧生物反應動力學的影響
5.1.7 對溫度影響和溫度係數的錶達
5.2 厭氧過程中自由能的釋放
5.2.1 釋放的標準自由能
5.2.2 標準狀態與環境條件
5.2.3 氫分壓對轉化自由能的影響
5.3 厭氧過程的化學計量學
……
第6章 生物膜反應器的動力學
第7章 二次沉澱池的模型
第8章 IAWQ活性汙泥法模型
第9章 活性汙泥工藝的建模基礎與模型求解
第10章 IAWQ模型的水質錶達與動力學參數估值
第11章 ASM模型用於汙水處理過程模擬的方法與流程
第12章 ASM模型在汙水處理工藝設計中的應用
第13章 ASM模型在汙水處理廠優化運行中的應用

前言/序言

結構生物學基礎與蛋白質摺疊動力學研究 圖書名稱：結構生物學基礎與蛋白質摺疊動力學研究 (Structural Biology Fundamentals and Protein Folding Dynamics) 內容簡介 本書深入探討瞭生命科學領域中兩個核心且緊密關聯的前沿分支：結構生物學的基礎原理及其在解析復雜生物分子結構中的應用，以及蛋白質摺疊這一生命活動中最基本、最精妙的動態過程的機製與動力學研究。全書以嚴謹的科學態度和詳實的實驗數據為基礎，旨在為高等院校的生物學、生物化學、生物物理學以及計算生物學專業的師生和研究人員提供一本全麵、深入、具有高度參考價值的學術專著。 第一部分：結構生物學的基石與技術前沿 本部分聚焦於解析生命大分子三維結構所依賴的關鍵理論框架、實驗方法及其在解析復雜生物係統中的最新進展。 第一章：生物大分子結構層級與物理化學基礎 本章首先迴顧瞭生物大分子（蛋白質、核酸）的化學組成和基本結構特徵，重點闡述瞭分子間作用力（氫鍵、範德華力、疏水作用、靜電相互作用）在維持和確定生物分子特定構象中的決定性作用。深入分析瞭熱力學和動力學原理在理解分子穩定性與構象變化中的地位，為後續的結構解析技術奠定理論基礎。同時，討論瞭結構生物學中常用概念，如構象、拓撲結構、結構域（Domain）的定義及其生物學意義。 第二章：X射綫晶體學：從晶體生長到高分辨率結構解析 X射綫晶體學是結構生物學“三駕馬車”中最成熟的技術。本章詳細介紹瞭晶體衍射的基本原理，包括布拉格定律、倒易空間的概念。重點闡述瞭高質量單晶的製備技術，包括蛋白質的篩選、優化結晶條件（如沉澱法、蒸汽擴散法）的係統策略。在數據收集方麵，詳細描述瞭同步輻射光源的使用優勢、數據收集流程與質量控製。結構解析部分，著重講解瞭相位問題（Phase Problem）的解決之道，如同晶置換法（MIR/SIR）、超高壓晶體學、SAD/MAD技術，並配以大量的實例說明如何通過電子密度圖的解析來構建和優化原子模型，以及後處理（如R因子、RMSD評估）的規範要求。 第三章：冷凍電子顯微鏡（Cryo-EM）：結構生物學的新範式 Cryo-EM已成為解析大分子復閤物和膜蛋白結構的主導技術。本章係統介紹瞭冷凍電鏡成像的基本原理，包括電子束與樣品的相互作用、像差對圖像質量的影響，以及自動采集係統的操作流程。核心內容在於三維重構算法的演進，從早期的隨機傾轉法到現代的迭代優化算法。詳細剖析瞭如何處理低信噪比數據、如何進行精確的粒子挑選和分類（Classification），以及如何進行局部精修以獲得高分辨率結構。特彆關注瞭Cryo-ET（電子斷層掃描）在解析細胞內結構和動態過程中的應用前景。 第四章：核磁共振波譜學（NMR）：在溶液中捕獲動態信息 NMR技術提供瞭在接近生理狀態的溶液環境中研究分子結構和動態的獨特視角。本章從原子核自鏇的基本概念入手，講解瞭二維、三維乃至四維NMR實驗的設計原則，如COSY, TOCSY, NOESY, HSQC等。重點闡述瞭如何利用距離約束（NOE）和角度約束（J耦閤常數）來構建蛋白質的三維模型。此外，本部分深入討論瞭NMR在研究分子柔性、構象平衡、以及蛋白質-配體相互作用動力學（如弛豫時間分析）方麵的獨特優勢，是理解分子功能動態性的關鍵技術。 第二部分：蛋白質摺疊的原理、模型與計算模擬 本部分從宏觀功能需求齣發，追溯到微觀的分子摺疊過程，探討蛋白質如何高效、準確地獲得其天然三維結構。 第五章：蛋白質摺疊的能量景觀與熱力學驅動力 本章係統地闡述瞭描述蛋白質摺疊過程的能量景觀（Energy Landscape）理論，包括漏鬥形模型（Folding Funnel）。詳細分析瞭驅動蛋白質摺疊的四大主要熱力學貢獻：疏水效應、氫鍵形成、範德華作用和熵變。重點討論瞭摺疊的“隱藏信息假設”（The Secondary Structure Nucleation Hypothesis）和“關鍵中間態”（Crucial Intermediate State）理論，並對比瞭它們在解釋快速摺疊與慢速摺疊機製上的異同。 第六章：摺疊路徑動力學：中間體與關鍵決定步驟 摺疊過程並非一步到位，而是涉及一係列快速反應的中間體。本章聚焦於如何通過實驗手段（如紫外吸收、熒光猝滅、圓二色譜等）解析摺疊路徑。詳細介紹瞭一級結構決定三級結構（Anfinsen範式）在現代研究中的修正與發展。對“快速摺疊”與“慢速摺疊”的分子機製進行瞭深入比較，並探討瞭分子伴侶蛋白（Chaperones）在協助錯誤摺疊或聚集的蛋白質重新摺疊中的關鍵作用。 第七章：從序列到結構：計算摺疊預測的算法演進 本部分探討瞭利用計算機模擬預測蛋白質結構的方法學進展，這是結構生物學和藥物設計交叉領域的核心。首先迴顧瞭基於同源模版（Template-based Modeling）的分子替換法（Homology Modeling）的精確性提升。隨後，深入講解瞭Ab Initio（從頭算）預測方法，特彆是濛特卡洛模擬（Monte Carlo Simulation）和分子動力學（Molecular Dynamics, MD）在構象空間搜索中的應用。重點討論瞭接觸圖（Contact Map）預測算法、基於機器學習的殘基間距離和二麵角預測（如AlphaFold的Transformer架構基礎），以及MD模擬在研究摺疊過程（如加速采樣技術，如Metadynamics）中的關鍵地位。 第八章：錯誤摺疊、聚集體形成與疾病機製 蛋白質的錯誤摺疊是多種神經退行性疾病（如阿爾茨海默病、帕金森病）和部分癌癥的共同病理基礎。本章專門分析瞭錯誤摺疊動力學中關鍵的成核聚閤步驟，特彆是澱粉樣縴維（Amyloid Fibril）的形成機製。討論瞭聚集體的結構特徵（如交叉$eta$片層結構），並結閤結構生物學數據，探討瞭突變、氧化應激或pH變化如何影響摺疊路徑，從而加速錯誤摺疊和毒性寡聚體的産生。理解這些病理摺疊過程的動力學，是開發針對性藥物乾預的前提。 本書力求在嚴謹的理論基礎上，全麵覆蓋現代結構生物學的實驗技術體係，並深入剖析蛋白質摺疊這一生命核心謎題的動力學本質，為讀者提供一個從靜態結構到動態功能的完整認知框架。