Environmental Engineering Commons^™

Decomposing A Watershed’S Nitrate Signal Using Spatial Sampling And Continuous Sensor Data, Evan Clare

Theses and Dissertations--Civil Engineering

Watershed features, physiographic setting, geology, climate, and hydrologic processes combine to produce a time-variant nutrient concentration signal at the watershed outlet. Anthropogenic influences, such as increased agricultural pressures and urbanization, have increased overall nutrient loadings delivered to the fluvial network. The impact of such increased nutrient loadings on Kentucky’s drinking water remains a potential threat to the region.

By coupling spatial sampling of nitrate concentrations in surface water with contemporary nutrient and water quality sensor technology, a decomposition of the Upper South Elkhorn watershed’s nitrate signal and an estimation of source timing and loading in the watershed was completed. The …

Biological Selenium Control: Selenium Reduction By Shigella Fergusonii Strain Tb42616 And Pantoea Vagans Strain Ewb32213-2 In Bioreactor Systems, Yuxia Ji

Theses and Dissertations--Civil Engineering

Se(VI) and Se(IV), as the two major species of selenium in water, are toxic to aquatic lives and may cause adverse health effects to humans at high levels. Biological reduction of Se(VI) is a two-stage process first from Se(VI) to Se(IV) and then from Se(IV) to Se(0) with potential accumulation of the more toxic Se(IV) due to the slower rate of the second stage.

Selenium reduction was first evaluated with batch cultures of Shigella fergusonii strain TB42616 (TB) and Pantoea vagans strain EWB32213-2 (EWB) isolated in our laboratory from sludge and coal slurry sediment samples, respectively. In order to facilitate …

Assessment Of A Surface Water Supply For Source And Treated Distribution System Quality, Angela Rodriguez

Electronic Theses and Dissertations

This study focused on providing a source to tap assessment of surface water systems with respect to (i) the use of alternative biomonitoring tools, (ii) disinfection byproduct (DBP) formation and control, and (iii) corrosion control. In the first study component, two water systems were microbiologically evaluated using adenosine triphosphate (ATP) bioluminescence technology. It was determined that microbial ATP was useful as a surrogate for biomonitoring within a surface water system when paired with traditional methods. Although microbial activity differed between distribution systems that used either chloramine or chlorine disinfectant, in both cases flowrate and season affected microbial ATP values. In …

Design, Synthesis And Characterization Of Biomimetic, Bioinspired And Bio-Related Functional Polymers For Atmospheric Water Recovery, Abdullah Alqassar

Electronic Theses and Dissertations

Atmospheric water recovery in changing environments has received wide attention in environmental science and engineering communities due to rapid population growth and frequent droughts. This study is focused on the design, synthesis, and characterization of biomimetic, bioinspired, and bio-related functional polymers (b3p) to help resolve the water supply issue especially in arid or semi-arid regions. It is aimed to develop unique synthetic methods to access well-defined polymers with the aid of nanomaterials and metal to produce next generation polymer materials for better atmospheric water recovery. The design of such new b3p is bioinspired by some skin materials of biological species …

Long-Term Carbon And Copper Impact On Nutrient Removal Via Green Sorption Media In Dynamic Linear Ditch Environments, Diana Ordonez

Electronic Theses and Dissertations

Nutrient-laden stormwater runoff causes environmental and ecological impacts on receiving water bodies. Biosorption Activated Media (BAM) composed of the sand, tire crumb, and clay have been implemented in stormwater best management practices due to its ability to efficiently remove nutrients from stormwater runoff, such as in roadside linear ditches, via unique chemophysical and microbiological processes. In this study, a set of fixed-bed columns were set up to simulate some external forces in roadside linear ditches and examine how these external forces affect the performance of BAM. In our experiment, scenario 1 simulates the impact that animals such as tortoises, moles …

Adsorption Capacity Assessment Of Advance Green Environmental Media To Remove Nutrients From Stormwater-Runoff, Hanan Elhakiem

Electronic Theses and Dissertations

Best Management Practices (BMPs) in stormwater treatment are a suite of treatment alternatives to deal with pollutant removal problems from stormwater runoff. Biosorption-activated media (BAM) are green sorption media consists of recycled materials have shown excellent nutrient removal as an effective BMP by enhancing physicochemical and microbiological processes. In this study, Iron-Filling Green Environmental Media (denoted as IFGEM-3) and Advanced Green Environmental Media 1 and 2 (denoted as AGEM-1 and AGEM-2) were produced and tested for their adsorption capacities as well as removal and recovery potential for phosphate, nitrate, and ammonia against natural soil (baseline) collected from a stormwater retention …

Optimal Recipe Screening And Applications Of Iron-Filings Based Green Environmental Media (Ifgem) For Stormwater Treatment, Andrea Valencia

Electronic Theses and Dissertations

The applications of green sorption media for stormwater treatment and nutrient removal benefit surface and ground water bodies by reducing non-point source pollution from stormwater runoff. To enhance nitrogen and phosphorus removal, a sequential study was performed to develop an improved green sorption media in this study by including the iron filings into the previous biosorption activated media (BAM). The iron-filings-based green environmental media (IFGEM) are thus composed of sand, tire crumb, clay and ground iron filings in which clay and iron particles are supposed to have salient interactions that cannot be present in BAM. However, the optimal ratio between …

Comparative Nutrient Removal With Innovative Green Soprtion Media For Groundwater And Stormwater Co-Treatment, Dan Wen

Electronic Theses and Dissertations

As indicated by the National Academy of Engineering, the understanding of nitrogen cycle has been deemed as one of 14 grand challenges in engineering of the 21st century. Due to rapid population growth and urbanization, the stormwater runoff increased in quantity as well as its nutrient concentrations, which may trigger serious environmental issues such as eutrophication in aquatic systems and ecosystem degradation. This study focuses on stormwater and groundwater quality control via Biosorption Activated Media (BAM) which can be applied to enhance the nutrient removal potential as an emerging Best Management Practices (BMPs). BAM was tested in this study with …

Actual Evapotranspiration And Crop Coefficients Of Irrigated Lowland Rice (Oryza Sativa L.) Under Semiarid Climate, Koffi Djaman, Daran R. Rudnick, Yonnelle D. Moukoumbi, Abdoulaye Sow, Suat Irmak

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Lowland irrigated rice is the predominant crop produced in the Senegal River Valley characterized by very low annual rainfall, high temperatures, and low relative humidity. The Senegal River is shared by Senegal, Mali, Mauritania, and Guinea, and serves as the main source of irrigation water for the adopted double rice cropping system. Developing appropriate resource management strategies might be the key factor for the sustainability of rice production in the region. This study aims to estimate rice seasonal evapotranspiration (ETa), irrigation water requirement, and to develop rice growth stage specific crop coefficients (Kc) to improve rice water productivity. Field experiments …

Metabolic Compounds Within The Porcine Uterine Environment Are Unique To The Type Of Conceptus Present During The Early Stages Of Blastocyst Elongation, Sophie C. Walsh, Jeremy R. Miles, Linxing Yao, Corey D. Broeckling, Lea A. Rempel, Elane C. Wright-Johnson, Angela K. Pannier

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

The objective of this study was to identify metabolites within the porcine uterine milieu during the early stages of blastocyst elongation. At Days 9, 10, or 11 of gestation, reproductive tracts of White cross‐bred gilts (n = 38) were collected immediately following harvest and flushed with Roswell Park Memorial Institute‐1640 medium. Conceptus morphologies were assessed from each pregnancy and corresponding uterine flushings were assigned to one of five treatment groups based on these morphologies: (a) uniform spherical (n = 8); (b) heterogeneous spherical and ovoid (n = 8); (c) uniform ovoid (n = 8); (d) heterogeneous …

Enhancement Of Municipal Wastewater Management System With Polluter Pays Principle (Ppp): A Case Study Of Cities In Thailand, Kwanmanas Meethavorn

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Poor water quality in public water bodies caused by several reasons mainly due to a lack of efficient WWM system and sufficient financial support. Polluter pays principle has long been a promising strategy to help improving water quality in pubic water bodies in Thailand. However, WW charge has not yet been practically levied. This research ains to evaluate factors affecting residents' preferences on WTPs for water quality improvement. Three different characteristic cities were selected as case studies. The technique applied to estimate WTPs is CVM to reveal key factors influencing WTP decision as well as WTP pay-out level. The result …

Evaluation Of Naturally Occurring And Anthropogenic Contamination In Missouri Streams, Christina Jane Sehrt

Masters Theses

"The goal of this study is to observe the values and variability of water quality parameters and benthic macroinvertebrates in watersheds with very little anthropogenic impact and to compare these values with those acquired in watersheds with more anthropogenic impact. The following five HUC 12-digit watersheds had very little anthropogenic impact and were considered "pristine": Rogers Creek, Mill Creek, Middle West Fork-Black River, Bee Fork, and Ottery Creek. Five largely urban sub-basins were also considered; these basins are: Grand Glaize Creek, Glaize Creek, Sugar Creek, Hominy Creek, and Grindstone Creek. For each watershed, both water quality parameters and benthic macroinvertebrates …

Pathogen And Indicator Organism Inactivation And Quantification For Low-Cost Low-Tech Biosolids Treatment, Karina Eyre

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Biosolids are a by-product of municipal wastewater treatment which, when treated to reduce pathogens, can be land applied as a fertilizer. Class A biosolids must contain low pathogen levels and are unrestricted in their use. This thesis describes methods to identify pathogen and indicator organism (PIO) inactivation mechanisms and PIO inactivation rates for use in low-cost low-tech Class A processes. Procedures to control the levels of spiked bacteria and viruses, total solids, volatile fatty acids, pH, and temperature in biosolids are described for their use in laboratory experiments. Methods for coliphage in biosolids as a surrogate for total enteric viruses …

The Role Of Ephemeral Stratification, Anoxia, And Entrainment In Mediating Spatiotemporal Trophic State Dynamics In A Lake Michigan Drowned River Mouth System (Mona Lake, Mi), Hayden Henderson

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Mona Lake, MI (a drowned river mouth system) has become eutrophic as result of cultural eutrophication. The integrated monitoring effort and subsequent modeling (LAKE2K) reported on here has shifted the management focus to internal phosphorus loads (60 percent of annual load, 90 percent of load during the stratified and anoxic period) as a necessary precursor to trophic state change. Sediment phosphorus release can yield extreme elevations (> 1 mgSRP/L) of bottom water soluble reactive phosphorus (SRP), with blooms of potentially toxic cyanobacteria (largely Microcystis) occurring annually. Such blooms are ascribable to stochastic mixing and phosphorus entrainment to the surface waters, …

Design Of A Viability Test For Freshwater Prawn Aquaculture Of Two Different Macrobrachium Species In Aneityum, Vanuatu, Cameron Koizumi

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

There is a unique opportunity for freshwater prawn aquaculture on the island of Aneityum in the Republic of Vanuatu. Aneityum has an abundance of fresh water, the streams and rivers on Aneityum are the natural habitat for a freshwater prawn species, Macrobrachium lar, and the people on Aneityum regularly work on projects using communal labor for the benefit of the community. Aneityum also hosts 40 – 120 cruise ships a year, bringing hundreds of thousands of tourists to Aneityum and the nearby islet Mystery Island which creates a readily available market in which to sell freshwater prawns.

The objective …

Urban Evapotranspiration In Water Scarce Regions Estimates For The Middle Rio Grande Basin, United States And Mexico, Jessica Alger

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Urban evapotranspiration (ET) in semi-arid and arid regions is an important component of the urban water cycle, especially in regions that have limited freshwater supplies. Understanding urban evapotranspiration in these regions is necessary for assessing and managing water resources and ensuring that conservation strategies are effective and sustainable. The objective of this study is to estimate urban ET in the Middle Rio Grande Basin to provide an understanding of evaporative water losses in semi-arid to arid urban environments for future water management decisions. The focus of this study is on the cities of El Paso, TX, US; Las Cruces, NM, …

การลดก๊าซเรือนกระจกจากการอนุรักษ์พลังงานและการจัดการขยะมูลฝอยของอาคาร : กรณีศึกษาอาคารศูนย์การค้า, ณัฐวดี ปลื้มชิงชัย

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

อาคารศูนย์การค้าเป็นหนึ่งในอาคารพาณิชย์ที่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในปริมาณที่สูงมากต่อปี ทุกกิจกรรมในอาคารสามารถเป็นแหล่งกำเนิดของการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ทั้งการใช้พลังงานและการเกิดขยะมูลฝอย งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการใช้พลังงานและการจัดการขยะมูลฝอยในอาคาร โดยใช้การประเมินคาร์บอนฟุตปริ้นท์องค์กร เพื่อลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากมาตรการอนุรักษ์พลังงาน และการจัดการขยะมูลฝอยจากข้อเสนอแนะ ทั้งนี้ ได้ทำการศึกษากิจกรรม จากอาคารศูนย์การค้าในเขตเทศบาลนครนครราชสีมาจำนวน 5 อาคาร ใช้ระยะเวลาศึกษาและรวบรวมข้อมูลเป็นระยะเวลา 1 ปี (ตั้งแต่เดือนมกราคมถึงธันวาคม พ.ศ.2561) จากการศึกษาพบว่ากิจกรรมหลักที่ปล่อยก๊าซเรือนกระจกในทุกอาคารคือการใช้พลังงานไฟฟ้า โดยปริมาณการใช้พลังงานมีความสอดคล้องกับขนาดของพื้นที่ เช่นเดียวกับการปล่อยก๊าซเรือนกระจกเพิ่มขึ้นตามขนาดพื้นที่อาคารอย่างมีนัยสำคัญ และเศษอาหารเป็นสัดส่วนที่พบมากที่สุดในสัดส่วนของขยะมูลฝอยที่จะถูกส่งกำจัดยังหลุมฝังกลบ จากการศึกษามาตรการอนุรักษ์พลังงานและวิเคราะห์ MAC จะแสดงผลประโยชน์การลงทุนของมาตรการอนุรักษ์พลังงานดังกล่าว ทั้งประโยชน์ในแง่สิ่งแวดล้อมที่จะสามารถลดก๊าซเรือนกระจกและในแง่ทางเศรษฐศาตร์ที่จะลดต้นทุนในการดำเนินกิจการ การศึกษาทั้งหมดไม่ว่าจะเป็นแนวทางการประเมินคาร์บอนฟุตปริ้นท์องค์กร (CFO), การวิเคราะห์ Marginal Abatement Cost (MAC), การวิเคราะห์มาตรการอนุรักษ์พลังงาน และแนวทางการจัดการขยะมูลฝอย จะเป็นข้อมูลตัวอย่างที่อาคารศูนย์การค้าทั่วไปสามารถนำไปปฏิบัติเพื่อช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในอาคารได้เช่นเดียวกัน

การปรับปรุงพื้นผิวตะแกรงกรองตะกอนเพื่อลดการเกาะติดของฟิล์มอินทรีย์สำหรับระบบหมุนเวียนน้ำเพื่อการเลี้ยงสัตว์น้ำ, เหมือนตะวัน อ่อนน้อม

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการปรับปรุงพื้นผิวตะแกรงกรองตะกอนของเสียจากระบบหมุนเวียนน้ำเพื่อการเลี้ยงสัตว์น้ำด้วยวัสดุนาโนเพื่อป้องกันการเกาะติดของฟิล์มชีวภาพ โดยช่วงแรกเป็นการศึกษาการปรับปรุงพื้นผิวด้วยแนวทางต่างๆ ผลการทดลองพบว่าการพ่นเคลือบด้วยอนุภาคซิลิกาขนาดนาโนลงบนพื้นผิวตะแกรงหนา 1 ชั้นทำให้พื้นผิวตะแกรงมีสมบัติความไม่ชอบน้ำยิ่งยวดโดยวัดค่ามุมสัมผัสบนพื้นผิวได้มากกว่า 150º ซึ่งเพิ่มขึ้นจากการวัดบนพื้นผิวตะแกรงแบบปกติ 30º ในขณะที่การสังเคราะห์ชั้นเลเยอร์ดับเบิลไฮดรอกไซด์ที่แทรกด้วยสเตียเรตไอออนสามารถเพิ่มค่ามุมสัมผัสได้เพียง 16º ทั้งนี้การปรับปรุงพื้นผิวทั้งสองแนวทางส่งผลให้พื้นที่การไหลของน้ำลดลงไม่เกินร้อยละ 5 และ 6 ตามลำดับ สำหรับการศึกษาประสิทธิภาพการทำงานของตะแกรงที่ปรับปรุงพื้นผิว พบว่าโครงสร้างของอนุภาคซิลิกาขนาดนาโนและชั้นเลเยอร์ดับเบิลไฮดรอกไซด์มีความคงทนอยู่บนพื้นผิวตะแกรงได้สูงสุด 15 และ 10 วัน ตามลำดับ ภายใต้อัตราการไหลของน้ำที่ 750 ล./ชม. การทดลองช่วงสุดท้ายเป็นการประยุกต์ใช้หน่วยแยกตะกอนกับน้ำเสียจากระบบการเลี้ยงสัตว์น้ำ พบว่าประสิทธิภาพในการแยกตะกอนของตะแกรงปกติ ตะแกรงที่สังเคราะห์ชั้นเลเยอร์ดับเบิลไฮดรอกไซด์และแทรกด้วยสเตียเรตไอออน และตะแกรงที่พ่นเคลือบด้วยอนุภาคซิลิกาขนาดนาโนมีค่าเฉลี่ยร้อยละ 59 52 และ 65 ตามลำดับ ทั้งนี้ตะแกรงที่พ่นเคลือบด้วยอนุภาคซิลิกาขนาดนาโนสามารถป้องกันการสะสมของตะกอนและการเกาะติดของฟิล์มชีวภาพบนพื้นผิวตะแกรงได้นานกว่าตะแกรงปกติ 7-10 วัน ดังนั้นการปรับปรุงพื้นผิวตะแกรงให้มีสมบัติความไม่ชอบน้ำยิ่งยวดจึงเป็นแนวทางในการพัฒนาหน่วยแยกตะกอนในระบบหมุนเวียนน้ำเพื่อการเลี้ยงสัตว์น้ำให้มีประสิทธิภาพในการป้องกันการเกิดฟิล์มชีวภาพเพื่อเพิ่มระยะเวลาการทำงานได้ดียิ่งขึ้น

การประยุกต์ใช้เถ้าลอยและกากคอนกรีตในการผลิตฉนวนกันความร้อนและกำแพงกั้นเสียง, ชัชพงศ์ ณ ป้อมเพชร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ศึกษาการใช้เถ้าลอยและกากคอนกรีตเป็นองค์ประกอบในการขึ้นรูปมอร์ตาร์ในลักษณะของการแทนที่ปูนซีเมนต์ และแทนที่มวลรวมละเอียดตามลำดับ โดยเถ้าลอยที่ใช้ในการศึกษา ได้แก่ เถ้าลอยถ่านหินลิกไนต์ เถ้าลอยถ่านหินบิทูมินัส และเถ้าลอยจากเตาเผาขยะชุมชน ส่วนกากคอนกรีตที่ใช้ในการศึกษาคือกากคอนกรีตจากโรงผลิตคอนกรีต งานวิจัยนี้ได้ศึกษาทั้งสมบัติทางเคมี และสมบัติทางกายภาพของเถ้าลอยและกากคอนกรีต รวมถึงสมบัติเพื่อการนำมอร์ตาร์ที่มีเถ้าลอยและกากคอนกรีตเป็นองค์ประกอบไปใช้ประโยชน์ ได้แก่ การรับแรงอัด สมบัติเชิงความร้อน และสมบัติเชิงเสียงของผลิตภัณฑ์ สำหรับเถ้าลอยและมอร์ตาร์ที่มีเถ้าลอยเป็นองค์ประกอบได้ศึกษาการชะละลายโลหะหนักด้วยวิธี Toxicity Characteristic Leaching Procedures (TCLP) วิธี Synthetic Precipitation Leaching Procedure (SPLP) และวิธี Waste Extraction Test (WET) เพิ่มเติม จากการศึกษาพบว่าเพื่อให้ได้มอร์ตาร์ที่มีความต้านแรงอัดตามมาตรฐาน มอก. 59-2561 จะสามารถใช้เถ้าลอยแทนที่ปูนซีเมนต์ได้ร้อยละ 25 - 50 สำหรับกากคอนกรีตสามารถใช้แทนที่มวลรวมละเอียดได้ถึงร้อยละ 100 ในด้านสมบัติเชิงความร้อนพบว่าผลิตภัณฑ์มีค่าสภาพการนำความร้อนอยู่ระหว่าง 0.08 – 0.33 วัตต์ต่อเมตรเคลวิน ซึ่งถือว่ามีสมบัติเป็นฉนวนกันความร้อนที่ดี แต่ในด้านสมบัติเชิงเสียงพบว่าผลิตภัณฑ์ยังมีสมบัติไม่ถึงเกณฑ์ของกำแพงกั้นเสียงที่การทางพิเศษแห่งประเทศไทยกำหนด สำหรับการศึกษาปริมาณโลหะหนักในเถ้าลอยพบว่าโดยส่วนใหญ่มีค่าไม่เกินมาตรฐานยกเว้นปริมาณตะกั่ว (Pb) และสารหนู (As) ในเถ้าลอยจากเตาเผาขยะชุมชนที่ชะละลายด้วยวิธี TCLP และเถ้าลอยถ่านหินลิกไนต์ชะละลายด้วยวิธี WET ตามลำดับ แต่เมื่อนำเถ้าลอยขึ้นรูปเป็นมอร์ตาร์พบว่าผลิตภัณฑ์มีปริมาณโลหะหนักโดยส่วนใหญ่ลดลงและมีค่าไม่เกินมาตรฐาน

Tsunamigenic Potential Of The Baiyun Slide Complex In The South China Sea, Linlin Li, Fengyan Shi, Gangfeng Ma, Qiang Qiu

Civil & Environmental Engineering Faculty Publications

The Baiyun slide complex contains geological evidence for some of the largest landslide ever discovered in the continental slopes of the South China Sea. High-resolution seismic data suggest that a variety of landslides with varied scales have occurred repeatedly in this area. The largest landslide reconstructed from bathymetric and seismic data has an estimated spatial coverage of ~5,500 km² and a conservative volume of ~1,035 km³. Here, using geomorphological and geotechnical data, we construct a series of probable landslide scenarios and assess their tsunamigenic capacity. By treating the slides as deformable mudflows, we simulate the dynamics of …