Design approach of upflow Anaerobic Sludge Blanket(UASB) process based on the biological kinetic parameters are known to be very difficult since the characteristics of the granular slut비e depends on the type of wastewater and size distribution of the granular sludge also depends on the upflow velocity in the UASB reactors. Furthermore, industrial wastewater containing toxic substances has been treated by UASB process without the clear knowledge of toxic effects on the granular slut형e. Hence, the present research was aimed on the intensive evaluation of biological kinetic parameters of the granular sludge in UASB reactor with and without toxic substance of 2, 4-dichlorophenol in order to present the basic design measures for UASB process design. The results could be summarized as follows. The biological kinetic parameters(k and Ks) considerably varied with the granular size of the sludge. Generally, 연e k and ks values of the granular sludge increased with the particle size of the granule. The biological kinetic parameters(k and Ks) of the granular sludge obtained from batch test were not applicable to design purpose of UASB process due to substrate diffusional limitation into the granular sludge in the completely mixed UASB reactors. The toxic effects on k and Ks greatly varied with the granular sixte. And as the toxicant concentration increased, the k value decreased while the Ks value increased. Inhibition constant(hi) for k with the toxicant of 2, 4-dichlorophenol varied from 0.5 to 2.3 depending on the granular sizes while the inhibition constant(Ki) for Ks varied from 20.7 to 80.1, showing the mixed inhibition.
A mathematical model for biological nutrient removal in a sequencing batch reactor process, which is based on the IAWQ Activated Sludge Model No. 2 with a few modifications, has been developed. Twenty water quality components and twenty three kinetic equations are incorporated in the model. The model is structured in the matrix form based on the law of mass conservation using stoichiometry and kinetic equations. Stoichiometric coefficients and kinetic parameters included in the model equations are chosen from the literature. A multistep predictor-corrector algorithm of variable step-size is adopted for solving the vector nonlinear ordinary differential equations. The simulation for experimental results is conducted to evaluate the validity of the model and to calibrate coefficients and parameters. The simulation using the model well represents the experimental results from laboratory. The mathematical model developed in this study may be utilized for the design and operation of a sequencing batch reactor process under the steady and unsteady-state at various environmental conditions.
생물학적 폐수처리장의 효율을 정확하게 예측하기 위해서는 생물학적 동력학 계수와 화학양론적 계수를 반드시 추정하여야만 한다. 본 연구에서는 생물학적 동력학 계수를 추정하는 실험적 방법과 그 이론적 배경이 논의되었다. 또한 생물학적 동력학 계수 추정을 위해 신소이용률(Oxygen Uptake Rate, OUR)을 이용한 회분식 실험을 실시하였다. 호기성 상태에서 종속영양미생물과 독립영양미생물의 생물학적 동력학 계수를 추정하기 위한 간단한 방법이 기술되어 있다. 생물학적 동력학 계수 추정시 해석상의 부정확성 때문에 COD와 VSS농도를 이용하지 않고 산소이용률을 미생물 성장 자료로 변환하여 사용하였다. 종속영양미생물의 최대비성장율, 생산계수, 반속도상수, 사멸율을 산소이용률을 사용하여 추정하였다. 또한 독립영양미생물의 최대비성장율은 $NO_3{^-}$ 농도의 증가율로부터 추정하였다. 본 연구의 목적은 회분식 반응조에서 산소이용률을 이용해 종속영양미생물과 독립영양미생물의 생물학적 동력학 계수를 정확하고 간편하게 추정하는데 있다. 이러한 산소이용률을 이용한 생물학적 동력학 계수 추정 방법이 복잡한 활성슬러지 모델링에 도움을 줄 것으로 판단된다.
Kinematic and kinetic analysis has been performed for Soft Golf swings utilizing realistic three dimensional computer simulations based on three dimensional motion tracking data. Soft Golf is a newly developed recreational sport in South Korea aimed to become a safe and easy-to-learn sport for all ages. The advantage of Soft Golf stems from lighter weight of the club and much larger area of the sweet spot. This paper tries to look into kinematic and kinetic aspects of soft golf swings compared to regular golf swing and find the advantages of lighter Soft Golf clubs. For this purpose, swing motions of older aged participants were captured and kinematic analysis was performed for various kinematic parameters such as club head velocity, joint angular velocity, and joint range of motions as a pilot study. Kinetic analysis was performed by applying kinematic data to computer simulation models constructed from anthropometric database and the measurements from the participants. The simulations were solved using multi-body dynamics solver. Firstly, the kinematic parameters such as joint angles were obtained by solving inverse dynamics problem based on motion tracking data. Secondly, the kinetic parameters such as joint torques were obtained by solving control dynamics problem of making joint torque to follow pre-defined joint angle data. The results showed that mechanical loadings to major joints were reduced with lighter Soft Golf club.
본 연구는 다양한 유기물과 난분해성 물질들이 포함되어 있는 제약 폐수 내 미생물의 생화학적 특성을 이해하고자 생물학적 동력학 계수를 측정 하고자하였다. 생물학적 동력학 계수는 최대 비성장율과 수율계수, 그리고 반속도상수를 측정하였는데, 각각 10.49/day (0.437/hr), 0.655 그리고 38.89 mg/L로 나타났다. Monod 식의 비선형회귀분석으로 구한 ${\mu}_{max}$ 값 또한 10.63/day (0.443/hr)로 측정되어 두가지 경우에서 구한 값이 유사함을 알 수 있었다. 이러한 생물학적 동력학 계수를 제약 폐수 처리의 활성슬러지 공정의 산소요구량 및 용존 산소 농도 연구와 병행한다면 제약 폐수의 처리 효율 증진 효과를 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
Under pathological stress stimuli, dynamics of a biological system can be changed by alteration of several components such as functional proteins, ultimately leading to disease state. These dynamics in disease state can be modeled using differential equations in which kinetic or system parameters can be obtained from experimental data. One of the most effective ways to restore a particular disease state of biology system (i.e., cell, organ and organism) into the normal state makes optimization of the altered components usually represented by system parameters in the differential equations. There has been no such approach as far as we know. Here we show this approach with a cardiac hypertrophy model in which we obtain the existence of the optimal parameters and construct an optimal system which can be used to find the optimal parameters.
본 연구는 수용액 내 존재하는 Cd, Pb을 다양한 화학적 안정화제를 이용하여 안정화 효율성을 평가하였다. 연구에 사용한 안정화제는 중금속 이온과의 반응특성 별로 석회물질, 광물질 등으로 구분하여 문헌조사를 바탕으로 5종을 선정하여 사용했다. 안정화 효율성 평가방법은 용액 내 중금속 함량을 단계적으로 제조하여 안정화 효율성, 반감기 및 반응속도 산정 및 반응 후 안정화제의 반응생성물 확인의 순으로 진행했다. 안정화 효율성 평가결과 석회물질 ($CaCO_3$)을 다량 함유하여 기본적으로 pH를 8이상으로 교정하는 안정화제의 경우 처리량에 상관없이 대부분 불용화되는 것으로 나타났으며, 낮은 산도교정 물질은 50% 수준의 효율성을 갖는 것으로 나타났다. 또한, 효율성이 크게 나타난 물질을 대상으로 반응속도상수 (K)를 산출한 결과 Cd의 경우 처리량에 따라 증가하였지만, Pb의 경우 초기에 반응속도가 빠르게 일어나 처리량에 따른 평가는 불가능 하였다. 다량의 중금속 이온과 반응시킨 안정화제의 표면관찰을 통한 생성물 검정 결과 SEM 사진으로 반응 전 후의 생성물 확인을 간접적으로 확인하였다. 또한, SEM-EDS 분석결과 반응 후 물질 표면에서 Cd과 Pb의 성분 검출을 확인하였다. 그리고 XRD 분석을 통해 효율성이 좋았던 물질에서 Cd과 Pb 성분의 검출이 확인되어 수용액 상에 이온형태로 존재하는 중금속의 복원에 안정화제를 이용한 저감은 효율적일 것으로 판단된다.
We introduce a new approach to optimize the parameters in biological kinetic models by quantifier elimination (QE), in combination with numerical simulation methods. The optimization method was applied to a model for the inhibition kinetics of HIV proteinase with ten parameters and nine variables, and attained the goodness of fit to 300 points of observed data with the same magnitude as that obtained by the previous optimization methods, remarkably by using only one or two points of data. Furthermore, the utilization of QE demonstrated the feasibility of the present method for elucidating the behavior of the parameters in the analyzed model. The present symbolic-numeric method is therefore a powerful approach to reveal the fundamental mechanisms of kinetic models, in addition to being a computational engine.
In this study, some of bacterial growth kinetic parameters were delineated and evaluated for the biological nutrient removal processes such as the $A^2/O$, 4stage-BNR, Intermittent Cycle Extended Aeration System(ICEAS) and Intermittently Aerated Cylindrical Oxidation Ditch(IACOD) processes. $Y_H$ values for the ICEAS process ranged from 0.71 to 0.74, and were higher than those for the other processes. It seems to indicated that organic carbons uptaked by microorganism were more used up for cell synthesis rather than for energy components in the ICEAS process. $b_H$ for the ICEAS and IACOD processes were lower than those for $A^2/O$ and 4stage-BNR processes. The $\mu_{max{\cdot}A}$ for the ICEAS was higher than those for the other processes, which indicated that desirable operating conditions for nitrifying bacteria's growth were established.
Sang-A Lee;Vitchan Kim;Byoungyun Choi;Hyein Lee;Young-Jin Chun;Kyoung Sang Cho;Donghak Kim
Biomolecules & Therapeutics
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제31권1호
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pp.82-88
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2023
Genomic analysis indicated that the genome of Drosophila melanogaster contains more than 80 cytochrome P450 genes. To date, the enzymatic activity of these P450s has not been extensively studied. Here, the biochemical properties of CYP6A8 were characterized. CYP6A8 was cloned into the pCW vector, and its recombinant enzyme was expressed in Escherichia coli and purified using Ni2+-nitrilotriacetate affinity chromatography. Its expression level was approximately 130 nmol per liter of culture. Purified CYP6A8 exhibited a low-spin state in the absolute spectra of the ferric forms. Binding titration analysis indicated that lauric acid and capric acid produced type I spectral changes, with Kd values 28 ± 4 and 144 ± 20 µM, respectively. Ultra-performance liquid chromatography-mass spectrometry analysis showed that the oxidation reaction of lauric acid produced (ω-1)-hydroxylated lauric acid as a major product and ω-hydroxy-lauric acid as a minor product. Steady-state kinetic analysis of lauric acid hydroxylation yielded a kcat value of 0.038 ± 0.002 min-1 and a Km value of 10 ± 2 µM. In addition, capric acid hydroxylation of CYP6A8 yielded kinetic parameters with a kcat value of 0.135 ± 0.007 min-1 and a Km value of 21 ± 4 µM. Because of the importance of various lipids as carbon sources, the metabolic analysis of fatty acids using CYP6A8 in this study can provide an understanding of the biochemical roles of P450 enzymes in many insects, including Drosophila melanogaster.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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