Environmental Engineering Commons^™

ผลของรูปแบบการเติมอากาศต่อประสิทธิภาพการกำจัดเเอมโมเนียของตะกอนไบโอฟล็อกในระบบการเลี้ยงกุ้งขาวแบบปิด, ศาศวัต ญานกาย

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้ศึกษารูปแบบการเติมอากาศต่อประสิทธิภาพการกำจัดแอมโมเนียของตะกอนไบโอฟล็อกในระบบการเลี้ยงกุ้งขาวแบบปิด แบ่งการทดลองออกเป็น 3 ช่วง ช่วงที่ 1 ศึกษาอัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจนแตกต่างกัน 3 ระดับเท่ากับ 5:1, 10:1 และ 15:1 เพื่อให้ได้สัดส่วนที่เหมาะสมสำหรับการสร้างตะกอนไบโอฟล็อกเพื่อกำจัดสารอนินทรีย์ไนโตรเจน ผลการทดลองพบว่า 5:1 เป็นอัตราส่วนที่เพียงพอต่อการสร้างตะกอนไบโอฟล็อกที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดสารอนินทรีย์ไนโตรเจนได้อย่างสมบูรณ์ทั้งในรูปแอมโมเนียและไนไทรต์ผ่านกระบวนการไนทริฟิเคชันในเวลา 30 วัน โดยสามารถกำจัดแอมโมเนียและไนไทรต์จากค่าเริ่มต้น 5.95±0.77 และ 1.59±0.46 มก.ไนโตรเจน/ล. จนมีค่าต่ำกว่า 0.30 และ 0.50 มก.ไนโตรเจน/ล. ตามลำดับ ภายในเวลา 12 วัน และมีปริมาณไนเทรตคงค้างในระบบเท่ากับ 44.2±10.5มก.-ไนโตรเจน/ล. โดยมีปริมาณตะกอนไบโอฟล็อกที่ถูกผลิตขึ้นเท่ากับ 470.00±14.1 มก.-ของแข็งแขวนลอย/ล. การทดลองช่วงที่ 2 ศึกษาประสิทธิภาพของอุปกรณ์เติมอากาศแบบหัวทรายและแบบเวนจูรี่ดัดแปลง พบว่าอุปกรณ์เติมอากาศแบบเวนจูรี่ดัดแปลงมีประสิทธิภาพสูงกว่าแบบหัวทราย โดยมีสัมประสิทธิ์การถ่ายเทออกซิเจนที่อุณหภูมิใดๆ เท่ากับ 0.70±0.01 /ชม. มีอัตราการถ่ายเทออกซิเจนที่สภาวะมาตรฐานเท่ากับ 1.38±0.18 กก.-ออกซิเจน/ชม. มีประสิทธิภาพถ่ายเทอากาศที่สภาวะมาตฐานเท่ากับ 57.68±0.18 กก.-ออกซิเจน/กิโลวัตต์-ชม.และมีประสิทธิภาพในการถ่ายเทออกซิเจนที่มาตรฐานเท่ากับร้อยละ 7.73±0.99 ตามลำดับ การทดลองช่วงสุดท้ายศึกษาประสิทธิภาพการเติมอากาศในระบบเลี้ยงสัตว์น้ำแบบปิดที่ผนวกกับส่วนบำบัดไบโอฟล็อก โดยเริ่มต้นจากการเตรียมตะกอนไบโอฟล็อกล่วงหน้าที่อัตราส่วนคาร์บอนต่อไนโตรเจนที่ 5:1 เป็นระยะเวลา 45 วัน จากนั้นแยกเฉพาะส่วนตะกอนไบโอฟล็อกเพื่อเดินระบบร่วมกับการเลี้ยงกุ้งขาวระบบปิดที่ความหนาแน่นเริ่มต้น 0.3 กก./ลบ.ม. ทำการทดลองเป็นเวลา 60 วัน เปรียบเทียบระหว่างชุดควบคุมที่ติดตั้งอุปกรณ์เติมอากาศแบบหัวทราย และชุดทดลองที่ติดตั้งอุปกรณ์เติมอากาศแบบเวนจูรี่ ผลการทดลองพบว่ารูปแบบเติมอากาศที่แตกต่างกันไม่ส่งผลต่อขนาดตะกอนไบโอฟล็อก โดยมีขนาดเฉลี่ยใกล้เคียงกันอยู่ในช่วง 70–150 ไมครอน และมีปริมาณตะกอนไบโอฟล็อกอยู่ในช่วง 160–190 มก.-ของแข็งแขวนลอย/ล. ทั้งนี้ตะกอนไบโอฟล็อกในระบบมีความสามารถในการควบคุมปริมาณแอมโมเนียและไนไทรต์ให้มีค่าต่ำกว่า 1 มก.-ไนโตรเจน/ล. ผ่านกระบวนการไนทริฟิเคชัน และพบการสะสมไนเทรตเท่ากับ 30 มก.-ไนโตรเจน/ล. อย่างไรก็ตามปริมาณออกซิเจนละลายเฉลี่ยในชุดควบคุม (7.33±0.33 มก./ล.) มีค่าสูงกว่าชุดทดลอง (6.70±0.34 มก./ล.) ซึ่งเมื่อพิจารณาร่วมกับอุณหภูมิเฉลี่ยในชุดควบคุม (25.85±1.21 °ซ) และชุดทดลอง (28.57±0.34 °ซ) พบว่าอุณหภูมิในชุดทดลองสูงกว่าชุดควบคุม โดยผลจากความร้อนในการทำงานของเครื่องสูบน้ำในระบบเติมอากาศแบบเวนจูรี่ทำให้อุณหภูมิของน้ำในระบบเลี้ยงสัตว์น้ำสูงขึ้น ทั้งนี้อุณหภูมิที่สูงขึ้นส่งผลให้ปริมาณออกซิเจนละลายน้ำในชุดทดลองต่ำลง

การกักเก็บคาร์บอนด้วยเถ้าลอยเพื่อเป็นวัสดุแทนที่ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์บางส่วน, สวิท วิเศษคุณธรรม

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของประสิทธิภาพการกักเก็บคาร์บอนด้วยเถ้าลอยถ่านหินจากโรงไฟฟ้าแม่เมาะ (FA) ที่สัดส่วนเถ้าลอยต่อน้ำ 50 100 และ 200 g/L และศึกษาความต้องการน้ำและกำลังรับแรงอัดของมอร์ตาร์ของการใช้เถ้าลอยคาร์บอเนตเพื่อใช้เป็นวัสดุทดแทนปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ในอัตราส่วนร้อยละ 10 20 และ 30 โดยน้ำหนัก จากการศึกษาพบว่า ปริมาณและประสิทธิภาพการกักเก็บคาร์บอนสูงสุด 66.69 mgCO2/gFA และ 26.5% ตามลำดับ ที่สัดส่วนเถ้าลอยต่อน้ำ 50 g/L ระยะเวลาเก็บนานที่สุด ที่สัดส่วนน้ำต่อเถ้าลอย 200 g/L เมื่อเปรียบเทียบกับ 50 และ 100 g/L นอกจากนี้ เมื่อนำเถ้าลอยคาร์บอเนต (CFA) ที่สัดส่วนเถ้าลอยต่อน้ำ 50 g/L ไปทดแทนปูนซีเมนต์ ที่อัตราส่วนร้อยละ 10 20 และ 30 โดยน้ำหนัก วิเคราะห์ความต้องการน้ำของเถ้าลอยคาร์บอเนต (CFA) มอร์ตาร์เทียบกับ ซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ (OPC) มอร์ตาร์ พบว่าเมื่อมีการทดแทนปูนซีเมนต์ด้วยเถ้าลอยคาร์บอเนต (CFA-OPC) ที่สัดส่วนเพิ่มขึ้นส่งผลให้ความต้องการน้ำลดลง และเมื่อวิเคราะห์กำลังรับแรงอัดของเถ้าลอยคาร์บอเนต (CFA) มอร์ตาร์และซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ (OPC) มอร์ตาร์ ที่อายุบ่ม 1 3 7 28 และ 56 วัน พบว่ามอร์ตาร์ทุกการทดลองมีกำลังรับแรงอัดที่ต่ำกว่า ซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ (OPC) มอร์ตาร์ แต่อย่างก็ตาม การใช้เถ้าลอยคาร์บอเนตที่ทุกอัตราส่วนการทดแทนปูนซีเมนต์ มีค่าเป็นไปตามมาตรฐาน ASTM C618 สำหรับการนำวัสดุปอซโซลานไปใช้งานในการทดแทนปูนซีเมนต์

Evaluating Potential Soil Amendments And Geomorphic Methods For Mine Land Reclamation, Amanda Rodrigues Silva

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

The United States has approximately 22% of the world’s coal reserves. Since 1961, the electric power sector has been the major user of coal in the U.S., accounting for 91.9% of the coal consumed in the country in 2021. Sixty-two percent of total U.S. coal production in 2021 was sourced from surface mining, and Wyoming, West Virginia, Pennsylvania, Illinois, and Montana were responsible for 74% of this total production.

Coal-mining activities expose sulfide minerals in rocks that, when in contact with oxidizing conditions, produce sulfate-rich drainage known as acid mine drainage (AMD). AMD treatment typically involves chemical treatments to raise …

Evaluating Essential Processes And Forecast Requirements For Meteotsunami-Induced Coastal Flooding, Chenfu Huang, Eric Anderson, Yi Liu, Gangfeng Ma, Greg Mann, Pengfei Xue

Civil & Environmental Engineering Faculty Publications

Meteotsunamis pose a unique threat to coastal communities and often lead to damage of coastal infrastructure, deluge of nearby property, and loss of life and injury. The Great Lakes are a known hot-spot of meteotsunami activity and serve as an important region for investigation of essential hydrodynamic processes and model forecast requirements in meteotsunami-induced coastal flooding. For this work, we developed an advanced hydrodynamic model and evaluate key model attributes and dynamic processes, including: (1) coastal model grid resolution and wetting and drying process in low-lying zones, (2) coastal infrastructure, including breakwaters and associated submerging and overtopping processes, (3) annual/seasonal …

Per- And Polyfluoroalkyl Substances Mitigation From Contaminated Groundwater Using Halophyte And Cow Bone Biochars, Bailey Papes

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) groundwater contamination is a growing concern for the Brackish Groundwater National Desalination Research Facility. Two of the four wells onsite are contaminated with perfluorooctanoic acid (PFOA), perfluorooctane sulfonic acid (PFOS), and perfluorohexane sulfonic acid (PFHxS). The removal of PFAS by adsorption onto powder activated carbon (PAC) is promising, but the production of PAC is energy intensive and expensive. A potential cost-effective alternative to PAC is biochar. This study quantified the capacities of two halophyte biochars, cow bone biochar and PAC to adsorb PFOA, PFOS, and PFHxS from brackish groundwater. The three biochars were ineffective at …

Simulating Groundwater Pollutant Transport For Remediation Design, Antrim County, Michigan, Abilynn Raetz

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Located in Antrim County, Michigan between the coasts of Torch Lake and Lake Michigan is a hydrocarbon plume that has impacted surrounding residential wells. The plume is comprised of benzene, toluene, ethylbenzene, and xylenes (BTEX) and primarily resides in the shallowest groundwater aquifer. The plume is suspected of having originated from an underground storage container that was removed in 1979. A conceptual model was developed for the site, comprising of a simplified hydrogeological model. Groundwater modeling was performed using Aquaveo's groundwater modeling software (GMS). PEST parameter calibration was performed on the hydraulic conductivity and recharge values using data from surrounding …

ประสิทธิภาพตัวกลางดูดซับสำหรับกำจัดสารหนูจากน้ำบาดาลในพื้นที่จังหวัดระยอง, วรรณพศุกร์ สิทธิผล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาประสิทธิภาพตัวกลางดูดซับสำหรับกำจัดสารหนูจากน้ำบาดาล โดยศึกษาตัวกลางดูดซับ 3 กลุ่ม คือ วัสดุโครงข่ายโลหะอินทรีย์ วัสดุที่มีทางการค้า และวัสดุทางการเกษตร โดยถ่านกัมมันต์ทางการค้าชนิดเกล็ด (Granular activated carbon, GAC) ถูกนำมาปรับสภาพด้วยสารปรับสภาพ 2 ชนิด ได้แก่ การเคลือบด้วย Zeolitic idazolate framework และเหล็กไนเตรท ส่วนถ่านมันสำปะหลังถูกปรับสภาพพื้นผิวด้วยเหล็กไนเตรท จากการศึกษาประสิทธิภาพการดูดซับสารหนูเบื้องต้นเพื่อคัดเลือกวัสดุที่มีความเหมาะสมในการนำไปใช้งานในระบบคอลัมน์พบว่า ถ่านกัมมันต์ทางการค้าชนิดเกล็ดที่ปรับสภาพด้วยเหล็กไนเตรท (GAC-120-250Fe) มีความเหมาะสมในการนำไปใช้งานในระบบคอลัมน์เนื่องจากมีความสามารถในการดูดซับสารหนูได้เพียงพอ มีความแข็งแรงของโครงสร้างอนุภาค และมีการชะละลายเหล็กและสารอินทรีย์ละลายน้ำต่ำ ผลการศึกษาจลนพลศาสตร์และไอโซเทอร์มการดูดซับสารหนูของ GAC-120-250Fe พบว่า สอดคล้องกับสมการอันดับสองเทียมและสมการของฟรุนดลิช ตามลำดับ การวิเคราะห์การชะละลายของเหล็กและสารอินทรีย์ละลายน้ำพบว่าค่าทั้งสองมีค่าต่ำกว่ามาตรฐานน้ำบาดาลดื่มได้ ส่วนการศึกษาการดูดซับในระบบคอลัมน์พบว่า การเพิ่มความสูงของชั้นตัวกลางดูดซับส่งผลให้เวลาในการผลิตน้ำจนถึงความเข้มข้นเบรกทรู (Breakthrough) เพิ่มมากขึ้นและเป็นไปตามสมการของโบฮาร์ท-อดัมส์ โดยเส้นกราฟเบรกทรูที่ได้จากการทดลองสอดคล้องกับแบบจำลองของโทมัส ค่าอัตราการใช้ตัวกลางดูดซับ (Usage rate) และค่าเวลาสัมผัส (EBCT) ที่ให้ประสิทธิภาพการดูดซับสารหนูสูงสุดได้แก่ 286.2 มิลลิลิตรต่อกรัม และ 15.7 นาที ตามลำดับ ที่อัตราเร็วการไหลที่ 0.51 เซนติเมตรต่อนาที

Integrating Deep Learning And Hydrodynamic Modeling To Improve The Great Lakes Forecast, Pengfei Xue, Aditya Wagh, Gangfeng Ma, Yilin Wang, Yongchao Yang, Tao Liu, Chenfu Huang

Civil & Environmental Engineering Faculty Publications

The Laurentian Great Lakes, one of the world’s largest surface freshwater systems, pose a modeling challenge in seasonal forecast and climate projection. While physics-based hydrodynamic modeling is a fundamental approach, improving the forecast accuracy remains critical. In recent years, machine learning (ML) has quickly emerged in geoscience applications, but its application to the Great Lakes hydrodynamic prediction is still in its early stages. This work is the first one to explore a deep learning approach to predicting spatiotemporal distributions of the lake surface temperature (LST) in the Great Lakes. Our study shows that the Long Short-Term Memory (LSTM) neural network, …

Recent Advancements In Electrochemical Conversion Of Carbon Dioxide, Nandan Nag, Amit Kumar, Sumit Sharma, Sandeep Kumar, Amit K. Thakur

Civil & Environmental Engineering Faculty Publications

Electrochemical reduction of carbon dioxide into eco-friendly and clean products is a promising approach to eradicate pollution. Although carbon dioxide emission is inhibited by the advent of renewable sources of energy, it is present in the atmosphere and needs to be cleaned. The reduction of carbon dioxide from atmospheric gases can be accomplished by its adsorption and subsequent transportation to electrolytic chambers, where it is reduced to hydrocarbons, organic acids or carbonates. This review focuses on developing a three compartment electrochemical cell to reduce carbon dioxide used as a catholyte. Various factors affecting the electrochemical reduction of carbon dioxide and …

North 14th Street Corridor Improvements Project, Ashley Nguyen, Samantha Corey, Maricela Paramo Reyes, Pooja Rajeev

Honors Program: Senior Projects (Public)

The following project report was a study of the North 14^th Street corridor ranging from Adams Street to Virginia Street conducted by University of Nebraska-Lincoln students for a senior design capstone project. Main focuses of the project were the intersection of Adams and 14^th Street and the 14^th Street bridges over Cornhusker Highway and Oak Creek. Study of this area included work in transportation, traffic, structural, geotechnical, water resources, and environmental engineering. However, this report done by students should not take the place of work done by licensed professional engineers.

This project was done in collaboration with …

Implementation And Usage Of Low-Cost Turbines For Power Generation In Water Networks, Luis Javier Ortiz Osornio

All Graduate Theses, Dissertations, and Other Capstone Projects

The following APP is part of an investigation and development, carried out to design, and implement a hydroelectric turbine of horizontal axis, in order to generate electrical energy in rural areas, utilizing existing infrastructure or natural waterways such as irrigation canals, piping, rivers and streams. Every industrialized country, as well as, most of the developing nations, have a stake in agriculture and thus access to the infrastructure required for irrigation purposes. Artificial irrigation canals offer advantages such as a clean continuous flow, with the possibility of flow regulation: this together with their vast availability as agricultural infrastructure constitute the main …

Barriers To Technology Adoption In The Water Treatment Industry, Ian Adams

Williams Honors College, Honors Research Projects

This honors project focuses on barriers to technology adoption in the drinking water treatment industry. The scope of this project considers these barriers as they relate to general technology and with a specific focus on artificial intelligence (AI) and digital twins. To better understand these barriers, prior research and case studies are analyzed. The case studies include reports provided by Fontus Blue, a water treatment software provider based in Akron, Ohio. The case studies exhibit the benefits and challenges of integrating new technology, including AI systems. With the context of these case studies in mind, a survey was distributed to …

Emergency Water Treatment Methods Through The Adaptation Of Natural Disaster Building Debris, Benjamin Colston

Williams Honors College, Honors Research Projects

The primary objective of this research was to determine whether concrete slag acquired from building debris in a disaster can be utilized to remove pathogens biochemically through changes in pH or physically through filtration. Direct Plate Enumeration testing was completed for different water samples to compare the general activity of bacterial growth as an indication of pathogenic potential. Throughout each experiment, the pH of different water samples was monitored and consistently indicated that water samples in contact with concrete pieces (concrete water samples) would exhibit a higher pH than samples with no exposure to concrete (control water samples). Compared to …

Biodegradation Of Rubber Particles In Soil: Using Acclimated Bacteria Isolated From Kansas Soil To Degrade Cryogrinds In Slurry, Shane Graham

Williams Honors College, Honors Research Projects

This study investigated the viability of bioremediating rubber cryogrind using enriched indigenous bacteria. To begin the experiment, soils from three highway roadside locations in Kansas, KS 96 and West, KS 400 and 143^rd, and 199^th, were collected and transported to the lab to be studied. An initial soil characterization was run on the soil samples using distilled (DI) water mixture and 0.01 M CaCl₂ to assess conductivity. The soils were tested to gather a baseline of the relationship between pH and conductivity and the impact of its distance from the roadside. Bacteria were isolated from …

Cruser Place Green Streets Plan, Neal Friedman

Master of Urban and Regional Planning Capstone Projects

Combining green and complete street design techniques leads to multiple environmental, social and economic benefits that often enhance each other's effectiveness. In urban areas confronting increased pressures of sea level rise, green streets, which incorporate landscaped features or vegetative areas to manage stormwater within the right of way, can be crucial pieces of pedestrian oriented urban design and multimodal planning frameworks that consider and plan for diverse, complementary transportation options. This plan works with the Colonial Place and Riverview Civic League as well as the Norfolk Preservation Collective to come up with green street design recommendations in order to strengthen …

Evaluation Of Production-Well Performance In Response To Formation Clogging And Rehabilitation For The Keweenaw Bay Tribal Fish Hatchery, Brock O. Howell

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Temporally, the KBIC (Keweenaw Bay Indian Community) Hatchery wells have manifested general trends of declining specific capacity and higher energy consumption due to mineral precipitation in and around the production wells. Monitoring data, laboratory water analyses, and downhole video logging have confirmed that naturally occurring minerals are precipitating and clogging the screens and, likely, the surrounding formations. The reduction in fluid pressures in and around the well-screens from active pumping wells is typical but, ultimately alters the geochemical and physical conditions such that dissolved minerals precipitate on and around the well-screens, therefore, effectively clogging the well. The clogging from mineral …

Rebuilding Fish-Human Relationships By Quantifying Combined Toxicity And Evaluating Policy Related To Legacy Contamination, Emily Shaw

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The central theme of this dissertation is relationships – building relationships as research partnerships, disrupting relationships through chemical contamination, and upholding existing relationships (i.e., responsibilities) to address industrial legacies. In partnership with the Keweenaw Bay Indian Community Lake Superior Band of Chippewa Indians (KBIC), this dissertation focuses on rebuilding fish-human relationships within the context of chemical contamination. By quantifying combined toxicity and evaluating the efficacy of cleaning up contamination, conclusions from this work help empower people to maintain practices and knowledges related to fish.

In chapter 1, I positioned myself, a white, American settler scholar, within the context of Indigenous …

Resistome And Mobilome In Surface Runoff From Manured Soil As Affected By Setback Distance, Noelle Mware, Maria C. Hall, Selvakumar Rajendran, John E. Gilley, Amy Schmidt, Shannon Bartelt-Hunt, Yifan Zhang, Xu Li

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Land application of livestock manure introduces antibiotic resistance genes (ARGs) and mobile genetic elements (MGEs) into the soil environment. The objectives of this study were to examine the changes of resistome and mobilome in runoff and soil as a function of setback distance, i.e., the distance between manured soil and surface water, and to quantify the contributions of manure and background soil to the ARGs and MGEs in surface runoff. The resistome and mobilome in runoff and soil from a field-scale plot study were characterized using a high throughput quantitative polymerase chain reaction (HT-qPCR) array. It was estimated that a …

Emission Of Volatile Organic Compounds From Land-Applied Beef Cattle Manure As Affected By Application Method, Diet, And Soil Water Condition, Bryan L. Woodbury, John E. Gilley, David B. Parker, David B. Marx

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Land application of beef cattle manure may result in the emission of volatile organic compounds (VOC). This study was conducted to evaluate the effects of diet, land application method, soil water condition, and time since manure application on VOC emissions. Manure was collected from feedlot pens where cattle were fed diets containing 0%, 10%, or 30% wet distillers grains with solubles (WDGS). The effects of manure application method (surface-applied or incorporated) and soil water condition (saturated or wet) on VOC emissions were measured over a 48 h period. Heptanoic, hexanoic, isobutyric, and isovaleric acids contributed 23.5%, 17.6%, 9.26%, and 3.39% …

Geospatial Synthesis Of Biogeochemical Attributions Of Porphyrins To Oil Pollution In Marine Sediments Of The Gulf Of México, Francisco Muñoz-Arriola, José Vinicio Macías-Zamora

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Porphyrins are highly persistent in the environment and represent a helpful biogeochemical attribute to assess the spatial distribution of the effects of oil spills on ecosystems and their resilience. In areas prone to natural and human-originated oil spills, the measurement of VO– and nickel– porphyrins in marine–sediment samples can identify the effects of oil pollution across spatiotemporal scales. The goal is to explore whether or not these compounds can be useful indicators of the geospatial attributions of oil contamination in the surficial sediments. We hypothesize that the geospatial gradients of porphyrins in marine sediments from petroleum spills and seepage activities—related …

The Brazilian Soil Spectral Service (Braspecs): A User-Friendly System For Global Soil Spectra Communication, José A. M. Demattê, Ariane Francine Da Silveira Paiva, Raul Roberto Poppiel, Nícolas Augusto Rosin, Luis Fernando Chimelo Ruiz, Fellipe Alcantara De Oliveira Mello, Budiman Minasny, Sabine Grunwald, Yufeng Ge, Eyal Ben Dor, Asa Gholizadeh, Cecile Gomez, Sabine Chabrillat, Nicolas Francos, Shamsollah Ayoubi, Dian Fiantis, James Kobina Mensah Biney, Changkun Wang, Abdelaziz Belal, Salman Naimi, Najmeh Asgari Hafshejani, Henrique Bellinaso, Jean Michel Moura-Bueno, Nélida E. Q. Silvero

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Although many Soil Spectral Libraries (SSLs) have been created globally, these libraries still have not been operationalized for end-users. To address this limitation, this study created an online Brazilian Soil Spectral Service (BraSpecS). The system was based on the Brazilian Soil Spectral Library (BSSL) with samples collected in the Visible–Near–Short-wave infrared (vis–NIR–SWIR) and Midinfrared (MIR) ranges. The interactive platform allows users to find spectra, act as custodians of the data, and estimate several soil properties and classification. The system was tested by 500 Brazilian and 65 international users. Users accessed the platform (besbbr.com.br), uploaded their spectra, and received soil organic …

Unmanned Aerial System-Based Data Ferrying Over A Sensor Node Station Network In Maize, Jasreman Singh, Yufeng Ge, Derek M. Heeren, Elizabeth Walter-Shea, Christopher M. U. Neale, Suat Irmak, Mitchell S. Maguire

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

© 2022 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license (https:// creativecommons.org/licenses/by/ 4.0/).

High Throughput Analysis Of Leaf Chlorophyll Content In Sorghum Using Rgb, Hyperspectral, And Fluorescence Imaging And Sensor Fusion, Huichun Zhang, Yufeng Ge, Xinyan Xie, Abbas Atefi, Nuwan Wijewardane,, Suresh Thapa

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Background: Leaf chlorophyll content plays an important role in indicating plant stresses and nutrient status. Traditional approaches for the quantification of chlorophyll content mainly include acetone ethanol extraction, spectrophotometry and high-performance liquid chromatography. Such destructive methods based on laboratory procedures are time consuming, expensive, and not suitable for high-throughput analysis. High throughput imaging techniques are now widely used for non-destructive analysis of plant phenotypic traits. In this study three imaging modules (RGB, hyperspectral, and fluorescence imaging) were, separately and in combination, used to estimate chlorophyll content of sorghum plants in a greenhouse environment. Color features, spectral indices, and chlorophyll fluorescence …

Maize Response To Irrigation And Nitrogen Under Center Pivot, Subsurface Drip And Furrow Irrigation: Water Productivity, Basal Evapotranspiration And Yield Response Factors, Ali T. Mohammed, Suat Irmak

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Information and data about quantification and comparison of crop water productivity indices for various irrigation levels and methods and nitrogen (N) application timings “simultaneously” under the same conditions do not exist. Unprecedented and extensive field experiments were conducted for maize (Zea mays L.) in 2016 and 2017 under center pivot (CP), subsurface drip irrigation (SDI) and furrow irrigation (FI) methods with full irrigation treatment (FIT), 80% FIT, 60% FIT and rainfed treatment (RFT) with three N application timings. N treatments were: (i) traditional (TN), (ii) non-traditional-1 (NT-1) and (iii) non-traditional-2 (NT-2). Irrigation yield production functions (IYPF); evapotranspiration-yield production functions …

Sources Of Variability And Uncertainty In Food-Energy-Water Nexus Systems, Heydi Calderon-Ambelis, Deepak R. Keshwani

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

A nexus approach contributes to the strategic allocation of resources to secure food, energy, and water for the world population. Integrated models considering the complex interactions across food, energy, and water (FEW) enhance decision-making and strategic planning towards resilience. However, a significant number of the existing integrated models leave unaddressed the inherent variability and uncertainty present in the FEW sectors. Here, we review the importance of characterizing variability over spatial and temporal scales and the importance of decreasing the uncertainty present within a FEW nexus systems. The review also discusses existing modeling tools that address variability and uncertainty on single …

Modeling Water Quantity And Quality Nonlinearities For Watershed Adaptability To Hydroclimate Extremes In Agricultural Landscapes, Juan Carlos Jaimes-Correa, Francisco Muñoz-Arriola, Shannon Bartelt-Hunt

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Changing water supplies and demands, inherent to climate fluctuations and human activities, are pushing for a paradigm shift in water management worldwide. The occurrence of extreme hydrometeorological and climate events such as extended wet periods and droughts, compounded with contaminants, impair the access to water resources, demanding novel designs, construction, and management across multiple hydrologic scales and biogeochemical processes. A constraint to studying hydrologic and biogeochemical disturbances and improving best management practices for water quantity and quality at the watershed scale resides in the suitable monitoring, data availability, and the creation of frameworks. We hypothesize that streamflow and contaminants, simulated …

Comparison Effect On Biogas Production From Vegetable And Fruit Waste With Rumen Digesta Through Co-Digestion Process, Anika Tasnim, Muhammad Rashed Al Mamun, Md Anwar Hossen, Md Towfiqur Rahman, Md Janibul Alam Soeb

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Biogas is the best renewable energy as it can be produced from any biomass for example any plant or living organism. The purpose of this research was to produce biomethane from co-digestion of vegetable and fruit waste with rumen digesta through anaerobic digestion process. In this research, two trials of experiment were conducted. Each trial has three different sample with different mixing ratios. Raw materials used in the experiment was rumen digesta of goat and cow, potato, capsicum, cucumbers, onions, radish, cauliflower, carrot, leafy vegetables, apple, banana, and papaya. In each sample, 1200 gram of raw materials were used. Hydraulic …

Influences Of Artificial Light On Mating Of Black Soldier Fly (Hermetia Illucens): A Review, Md Rabiul Awal, Md Masudur Rahman, Md Abdur Razzak Choudhury, Md Mehedi Hasan, Md Towfiqur Rahman, Md Fuad Mondal

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Black soldier fly (Hermetia illucens) is a potential insect species which can convert biodegradable materials and some indigestible organic waste into valuable biomass. Because of having good quality of fat and protein, its production and use in animal feed are being extended day by day. To fulfill the future demand re-searchers are trying to find out the successful mass rearing techniques of H. illucens in laboratory or indoor condition. However, the most critical part of H. illucens mass production is obtaining successful mating. This insect is very sensitive to light. It prefers direct sunlight for its …

Causes Influencing Construction Waste Generation During The Design Process: An Analytical Study, Aya Saad, Ayman Ahmed Ezzat Othman

Architectural Engineering

Despite the social and economic contributions of the construction industry towards achieving sustainable development objectives, it has an adverse effect on the environment such as the generation of waste, water, and energy consumption. Construction waste (CW) is the loss of materials that are produced during or after the construction process and has no remaining value. Several countries promote waste elimination plans at early stages to reduce CW at its source. The Egyptian government is expanding its investments in new mega projects and infrastructure facilities like new administrative capital, bridges, roads, energy projects which resulted in increasing the rate and amount …

Inspiring Young Students To Pursue Engineering, Tami M. Brown-Brandl, Brian Steward

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Imagine elementary school students understanding inputs and outputs, choosing appropriate sensors, and programming an autonomous robot. Imagine middle school students learning about PID control and creating advanced programs for sensor-based decision making. Imagine high school students using CAD to design drive trains, manufacturing parts with CNC machine tools, using finite element analysis to adjust the design, ordering custom components from a machine shop, using image processing for target recognition, and applying path planning and motion control. We have witnessed all of these skills. They happened outside of traditional classrooms, and they were all student-driven.

Yes, it’s true, and it’s amazing. …