Environmental Engineering Commons^™

Removal Of Heavy Metals From Landfill Leachate Using Electrospun Polyelectrolyte Complex Fiber-Laminated Ultrafiltration Membrane, Amirsalar Rabbani Esfahani

Electronic Theses and Dissertations, 2020-2023

Ultrafiltration (UF) is a low-pressure membrane process that yields higher permeate flux and saves significant operating costs compared to NF/RO. However, UF has not been applied as a primary method for landfill leachate treatment due to its large pore size. This research investigated the removal of heavy metals from landfill leachate using an UF membrane laminated with fiber mats produced from electrospinning of a polyelectrolyte complex. In this research, we modified the surface of the UF membrane with two polyelectrolytes including Polyacrylic Acid (PAA) and Polyallylamine Hydrochloride (PAH). The removal of heavy metals including Pb, Cd, and Cu from water …

Selective Precipitation And Recovery Of Rare Earth Elements From Acid Mine Drainage, Robyn Lauren Christoferson

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

The ability to secure rare earth elements (REEs) in the United States is of concern due to the rapid growth in demand and the monopolistic supply chain. The demand for REEs has skyrocketed in recent years due to the development of many green technologies. The United States and many other countries are currently reliant on China for REEs, who currently control greater than 90% of the global supply. Due to the severe impact of previous Chinese export quotas, it is important to lessen the reliance on importation and explore methods of recycling REEs from secondary sources. A secondary REE source …

Cover Crop Productivity And Subsequent Soybean Yield In The Western Corn Belt, Katja Koehler-Cole, Roger W. Elmore, Humberto Blanco-Canqui, Charles A. Francis, Charles Shapiro, Christopher A. Proctor, Sabrina J. Ruis, Derek M. Heeren, Suat Irmak, Richard Ferguson

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Cover crops (CC) in corn (Zea mays L.) and soybean [Glycine max (L.) Merr.] rotations may prevent N loss and provide other ecosystem services but CC productivity in the western Corn Belt is limited by the short growing season. Our objective was to assess CC treatment and planting practice effects on CC biomass, spring soil nitrate concentrations, and soybean yield at two rainfed sites in eastern and one irrigated site in south-central Nebraska over 4 years. Cover crop treatments (cereal rye [Secale cereale L.] [RYE] and a mix of rye, legume, and brassica species [MIX]) were planted …

Influence Of Setback Distance On Antibiotics And Antibiotic Resistance Genes In Runoff And Soil Following The Land Application Of Swine Manure Slurry, Maria C. Hall, Noelle Mware, John E. Gilley, Shannon L. Bartelt-Hunt, Daniel D. Snow, Amy M. Schmidt Schmidt, Kent M. Eskridge, Xu Li

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

The environmental spread of antibiotics and antibiotic resistance genes (ARGs) from the land application of livestock wastes can be a potential public health threat. The objective of this study was to assess the effects of setback distance, which determines how close manure may be applied in relation to surface water, on the transport of antibiotics and ARGs in runoff and soil following land application of swine manure slurry. Rainfall simulation tests were conducted on field plots covered with wheat residues, each of which contained an upslope manure region where slurry was applied and an adjacent downslope setback region that did …

Geostatistical Features Of Streambed Vertical Hydraulic Conductivities In Frenchman Creek Watershed In Western Nebraska, Olufemi P. Abimbola, Aaron R. Mittelstet, Troy E. Gilmore

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

This study evaluated the spatial variability of streambed vertical hydraulic conductivity (K_v) in different stream morphologies in the Frenchman Creek Watershed, Western Nebraska, using different variogram models. Streambed K_v values were determined in situ using permeameter tests at 10 sites in Frenchman, Stinking Water and Spring Creeks during the dry season at baseflow conditions. Measurements were taken both in straight and meandering stream channels during a 5 day period at similar flow conditions. Each test site comprised of at least three transects and each transect comprised of at least three K_v measurements. Linear, Gaussian, exponential …

Classification Of Tactile And Motor Velocity-Evoked Hemodynamic Response In Primary Somatosensory And Motor Cortices As Measured By Functional Near-Infrared Spectroscopy, Mohsen Hozan, Jacob Greenwood, Michaela Sullivan, Steven M. Barlow

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) is an emerging technique in studying cerebral hemodynamics; however, consensus on the analysis methods and the clinical applications has yet to be established. In this study, we demonstrate the results of a pilot fNIRS study of cerebral hemodynamic response (HR) evoked by pneumotactile and sensorimotor stimuli on the dominant hand. Our goal is to find the optimal stimulus parameters to maximally evoke HR in the primary somatosensory and motor cortices. We use a pulsatile pneumatic array of 14 tactile cells that were attached to the glabrous surface of the dominant hand, with a patterned stimulus that …

Glucocorticoid Priming Of Nonviral Gene Delivery To Hmscs Increases Transfection By Reducing Induced Stresses, Andrew Hamann, Tyler Kozisek, Kelly Broad, Angela K. Pannier

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Human mesenchymal stem cells (hMSCs) are under study for cell and gene therapeutics because of their immunomodulatory and regenerative properties. Safe and efficient gene delivery could increase hMSC clinical potential by enabling expression of transgenes for control over factor production, behavior, and differentiation. Viral delivery is efficient but suffers from safety issues, while nonviral methods are safe but highly inefficient, especially in hMSCs. We previously demonstrated that priming cells with glucocorticoids (Gcs) before delivery of DNA complexes significantly increases hMSC transfection, which correlates with a rescue of transfection-induced metabolic and protein synthesis decline, and apoptosis. In this work, we show …

Robotic Detection And Grasp Of Maize And Sorghum: Stem Measurement With Contact, Abbas Atefi, Yufeng Ge, James C. Schnable

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Frequent measurements of the plant phenotypes make it possible to monitor plant status during the growing season. Stem diameter is an important proxy for overall plant biomass and health. However, the manual measurement of stem diameter in plants is time consuming, error prone, and laborious. The use of agricultural robots to automatically collect plant phenotypic data for trait measurements can overcome many of the drawbacks of manual phenotyping. The objective of this research was to develop a robotic system that can automatically detect and grasp the stem, and measure its diameter of maize and sorghum plants. The robotic system comprises …

Rapeseed Stand Count Estimation At Leaf Development Stages With Uav Imagery And Convolutional Neural Networks, Biquan Zhao, Chenghai Yang, Yeyin Shi, Qingxi Liao, Guangsheng Zhou, Chufeng Wang, Tianjin Xie, Zhao Jiang, Dongyan Zhang, Wanneng Yang, Chenglong Huang, Jing Xie, Jian Zhang

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Rapeseed is an important oil crop in China. Timely estimation of rapeseed stand count at early growth stages provides useful information for precision fertilization, irrigation, and yield prediction. Based on the nature of rapeseed, the number of tillering leaves is strongly related to its growth stages. However, no field study has been reported on estimating rapeseed stand count by the number of leaves recognized with convolutional neural networks (CNNs) in unmanned aerial vehicle (UAV) imagery. The objectives of this study were to provide a case for rapeseed stand counting with reference to the existing knowledge of the number of leaves …

Temporal Trend Analysis Of Meteorological Variables And Reference Evapotranspiration In The Inter-Mountain Region Ofwyoming, Vivek Sharma, Christopher Nicholson, Antony Bergantino, Suat Irmak, Dannele Peck

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Long-term trends in reference evapotranspiration (ETref) and its controlling factors are critical pieces of information in understanding how agricultural water requirements and water resources respond to a variable and changing climate. In this study, ETref, along with climate variables that directly and indirectly impact it, such as air temperature (T), incoming solar radiation (Rs), wind speed (u), relative humidity (RH), and precipitation (P), are discussed. All variables are analyzed for four weather stations located in irrigated agricultural regions of inter-mountain Wyoming: Pinedale, Torrington, Powell, andWorland. Non-parametric Mann􀀀Kendall (MK) trend test and Theil–Sen’s slope estimator were used to determine the statistical …

Classification Of Tactile And Motor Velocity-Evoked Hemodynamic Response In Primary Somatosensory And Motor Cortices As Measured By Functional Near-Infrared Spectroscopy

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) is an emerging technique in studying cerebral hemodynamics; however, consensus on the analysis methods and the clinical applications has yet to be established. In this study, we demonstrate the results of a pilot fNIRS study of cerebral hemodynamic response (HR) evoked by pneumotactile and sensorimotor stimuli on the dominant hand. Our goal is to find the optimal stimulus parameters to maximally evoke HR in the primary somatosensory and motor cortices. We use a pulsatile pneumatic array of 14 tactile cells that were attached to the glabrous surface of the dominant hand, with a patterned stimulus that …

Review—Single Walled Carbon Nanotubes As Optical Sensors For Biological Applications, Eric M. Hofferber, Joseph A. Stapleton, Nicole M. Iverson

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Since the discovery of the band gap fluorescence from single walled carbon nanotubes (SWNT) many advancements have been made towards the use of these unique fluorophores as optical biosensors in vitro, ex vivo in vivo. Attention has been given to these pure carbon structures due to their photostability, tunable properties, and bright near infrared emission that falls in the tissue transparency window. This review highlights some of the major advancements in the field of SWNT biosensors over the last two decades with a focus given to recent advances in biological applications.

Predicting Total Petroleum Hydrocarbons In Field Soils With Vis–Nir Models Developed On Laboratory-Constructed Samples, Nuwan Wijewardane, Post Doc Research Associate, Yufeng Ge, Natasha Sihota, Thomas Hoelen, Toni Miao, David C. Weindorf

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Accurate quantification of petroleum hydrocarbons (PHCs) is required for opti- mizing remedial efforts at oil spill sites. While evaluating total petroleum hydro- carbons (TPH) in soils is often conducted using costly and time-consuming lab- oratory methods, visible and near-infrared reflectance spectroscopy (Vis–NIR) has been proven to be a rapid and cost-effective field-based method for soil TPH quantification. This study investigated whether Vis–NIR models calibrated from laboratory-constructed PHC soil samples could be used to accurately estimate TPH concentration of field samples. To evaluate this, a laboratory sample set was constructed by mixing crude oil with uncontaminated soil samples, and two field …

Within-Field Variability In Granular Matrix Sensor Data And Its Implications For Irrigation Scheduling, T. Lo, H.C. Pringle Iii, Daran Rudnick, Geng Bai, L. Jason Krutz, D.M. Gholson, Xin Qiao

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

Even when located within the same field, multiple units of the same soil moisture sensor rarely report identical values. Such within-field variability in soil moisture sensor data is caused by natural and manmade spatial heterogeneity and by inconsistencies in sensor construction and installation. To better describe this variability, daily soil water tension values from 14-23 sets of granular matrix sensors during the middle part of four soybean site-years in the Mississippi Delta were analyzed. The soil water tension data were found to follow approximately normal distributions, to exhibit moderately high temporal rank stability, and to show strong positive correlation between …

Teacher Level Factors And Student Achievement In A Cyber-Enabled Engineering Education Professional Development Program, Wei Zakharov, Johannes Strobel, Heidi A. Diefes-Dux

Department of Agricultural and Biological Systems Engineering: Faculty Publications

This study investigates the impact of an elementary engineering education teacher professional development program on student learning. The results show a significant increase in students’ knowledge in science from pre- to post-test as well as in engineering design from grade two to grade four. Further, the study uses multilevel modeling to quantitatively analyze the impact of differences among teachers on the engineering design achievement of their students. Different predictive relationships between demographic and social capital factors at the teacher level and student achievement are identified and implications for educational policymaking and practices are discussed.

An Investigation Into Solid Waste Problem In The Egyptian Construction Industry: A Mini-Review, Ahmed Osama Daoud, Ayman Ahmed Ezzat Othman, Herbert Robinson, Ali Bayyati

Architectural Engineering

Solid waste management (SWM) is one of the most critical global challenges nowadays. It has a severe negative effect on the triple bottom line of sustainability. Construction and demolition waste (CDW) contributes about 50% of the total global annual generated SW. In the particular case of the Middle East and North Africa (MENA) region including Egypt, the SW problem has become a major challenge, and the need to find sustainable solutions is overwhelming. However, the region faces several challenges that hinder the development of an effective and efficient SWM system. This has resulted in the predominance of unsustainable SWM practices …

Civil Engineering Research In Ireland 2020: Conference Proceedings, Kieran Ruane, Vesna Jaksic, Bidisha Ghosh, Magdalena Hajdukiewicz, Ciaran Hanley, Niall Holmes, Jennifer Keenahan, Zili Li, Patrick Mcgetrick, Ted Mckenna, Mary Moloney, Vikram Pakrashi, Niamh Power

Publications

Civil Engineering Research in Ireland 2020: Conference Proceedings.

การจัดการขยะมูลฝอยจากร้านกาแฟอย่างยั่งยืน, ธิดารัตน์ อินทร์พระเนตร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อหาแนวทางในการลดปริมาณขยะมูลฝอยจากร้านกาแฟตามหลักการเศรษฐกิจหมุนเวียน ด้วยวิธีการลงพื้นที่สำรวจและรวบรวมข้อมูลชนิดและปริมาณขยะมูลฝอยที่เกิดขึ้นจากร้านกาแฟกรณีศึกษาใน กรุงเทพมหานคร 5 สาขา โดยแบ่งเป็นร้านกาแฟในสถานีบริการน้ำมัน 1 สาขา ร้านที่เป็นเค้าเตอร์ 2 สาขาและร้านกาแฟแบบ stand alone (มีพื้นที่มากกว่า 50 ตร.ม.) 2 สาขา ในช่วงเดือนตุลาคมถึงพฤศจิกายน ปี พ.ศ.2562 จากผลการศึกษาพบว่า ปริมาณขยะมูลฝอยที่เกิดขึ้นในพื้นที่เกิดจาก 2 กิจกรรมหลักคือ ขยะจากการเตรียมเครื่องดื่มและอาหาร แบ่งเป็นขยะอินทรีย์ ได้แก่ เศษอาหารและกากกาแฟ และขยะบรรจุภัณฑ์ ได้แก่ แกลลอนนมสด ถุงบรรจุภัณฑ์พลาสติก กระป๋องนมข้นจืด แกลลอนนม HDPE เป็นต้น คิดเป็นร้อยละ 92 ของขยะมูลฝอยทั้งหมด โดยขยะถูกนำไปกำจัดด้วยการฝังกลบทั้งหมดและขยะจากการบริโภคของลูกค้า เช่น แก้วเครื่องดื่มร้อนและเย็นพลาสติก ขวดน้ำดื่ม PET และกล่องเบเกอร์รี่ เป็นต้น คิดเป็นร้อยละ 8 ของขยะมูลฝอยทั้งหมด จึงเสนอแนวทางเลือกการจัดการขยะมูลฝอยตามหลักการเศรษฐกิจหมุนเวียน ผ่านการใช้หลักการออกแบบผลิตภัณฑ์ที่มีผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมต่ำ เลือกใช้ผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม การใช้บรรจุภัณฑ์จากวัสดุชีวภาพ การรีไซเคิล การเผาขยะเป็นเชื้อเพลิง RDF การหมักทำปุ๋ยและผลิตแก๊สชีวภาพ เป็นต้น ซึ่งนอกจากจะเป็นการลดการเกิดของเสียแล้วยังเป็นการสร้างมูลค่าเพิ่มให้กับขยะมูลฝอยอีกด้วย นอกจากนี้ยังนำเสนอทางเลือกเชิงนโยบายเพื่อให้ ภาครัฐบาล ภาคธุรกิจร้านกาแฟและประชาชนเข้ามามีบทบาทในการรับผิดชอบการจัดการขยะมูลฝอยให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

Adapting To Extreme Heat: Social, Atmospheric, And Infrastructure Impacts Of Air Conditioning In Megacities - The Case Of New York City, Harold Gamarro

Dissertations and Theses

Extreme heat events are becoming more frequent and intense in most large cities. Built-up surfaces also limit cooling mechanisms, leading to warmer conditions in cities, a phenomenon called the Urban Heat Island (UHI). This presents major challenges to reduce adverse health effects of hot weather, particularly in vulnerable populations like the elderly and low-income communities. Here we explore the overall impacts of increasing air conditioning (AC) system adoption in residences as an adaptive measure to reduce human health risks under heat waves, with New York City (NYC) as a case study. This study uses AC adoption data from the 2017 …

การประเมินศักยภาพโครงสร้างพื้นฐานสีเขียว: กรณีศึกษาคณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, พารณ มั่นใจอางค์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาศักยภาพโครงสร้างพื้นฐานสีเขียวที่เกี่ยวข้องกับการจัดการน้ำฝนในพื้นที่เมือง ครอบคลุมโครงสร้างพื้นฐานสีเขียว 3 ระบบ ได้แก่ ระบบกักเก็บน้ำฝน หลังคาเขียว และคอนกรีตพรุน โดยพิจารณาศักยภาพในการลดปริมาณน้ำฝนที่ไหลลงท่อระบายน้ำ และศักยภาพในการลดปริมาณก๊าซเรือนกระจกจากการลดปริมาณน้ำเสียที่เข้าสู่ระบบบำบัด ลดปริมาณการใช้น้ำประปา และการช่วยอนุรักษ์พลังงานของมาตรการดังกล่าว โดยใช้ข้อมูลปริมาณฝนที่ตกในพื้นที่กรุงเทพมหานครจากกรมอุตุนิยมวิทยา ย้อนหลังเป็นเวลา 10 ปี ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2551 – 2560 และใช้โปรแกรม Open studio ซึ่งมีฐานข้อมูลของ EnergyPlus รุ่น 8.9.0 ในการจำลองการใช้พลังงานของอาคาร รวมทั้งประเมินความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ในระยะเวลาโครงการ 50 ปี โดยมีคณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เป็นพื้นที่กรณีศึกษา ผลการศึกษาพบว่า ระบบกักเก็บน้ำฝน ขนาดความจุ 40 ลูกบาศก์เมตร สามารถลดปริมาณน้ำฝนที่ไหลลงท่อระบายน้ำและลดปริมาณก๊าซเรือนกระจกได้มากที่สุดในขณะที่มูลค่าปัจจุบันสุทธิยังเป็นบวกนั่นคือจะได้ผลประโยชน์ทางเศรษฐศาสตร์ด้วย จึงควรได้รับพิจารณาทำก่อนเป็นอันดับแรก ส่วนโครงสร้างพื้นฐานสีเขียวอื่นๆ นั้นจะต้องมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม สำหรับหลังคาเขียว เป็นโครงสร้างพื้นฐานสีเขียวที่สามารถลดปริมาณน้ำฝนที่ไหลลงท่อระบายน้ำและลดปริมาณก๊าซเรือนกระจกได้มากที่สุดแต่ก็มีต้นทุนที่สูงที่สุดเช่นกัน ขณะที่คอนกรีตพรุน เหมาะกับการใช้ประโยชน์ในการจัดการน้ำฝนแต่ไม่แนะนำสำหรับจุดประสงค์ในการลดปริมาณก๊าซเรือนกระจก

การเปรียบเทียบการถ่ายเทมวลสารและพลังงานที่ใช้ในการดำเนินระบบของคอลัมน์แบบฟองอากาศและคอลัมน์แบบบรรจุตัวกลาง, นวพัฒน์ เตชะธางกูร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

นวิจัยนี้เป็นการศึกษาการถ่ายเทมวลสารของแก๊สออกซิเจนจากวัฏภาคแก๊สไปสู่น้ำประปาที่เป็นวัฏภาคของเหลวด้วยคอลัมน์สามประเภท คือ คอลัมน์แบบฟองอากาศ คอลัมน์แบบฟองอากาศชนิดเติมตัวกลาง และคอลัมน์แบบบรรจุตัวกลาง โดยทุกคอลัมน์มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 ซม. และความสูง 80 ซม. ทั้งนี้ การทดลองจะแบ่งเป็น 4 ส่วน โดยในส่วนแรกเป็นการทดลองในคอลัมน์แบบฟองอากาศที่ใช้อัตราการไหลของแก๊สและของเหลวที่แตกต่างกันในหัวจ่ายอากาศขนาด 0.4, 0.8, และ 1.2 มม. ที่มีจำนวน 19 และ 38 รู ซึ่งพบว่า การเพิ่มขึ้นของอัตราการไหลของแก๊สส่งผลให้การถ่ายเทมวลสารเพิ่มขึ้น โดยที่หัวจ่ายอากาศขนาด 0.4 มม. มีค่าการถ่ายเทมวลสารสูงที่สุด นอกจากนี้ การเพิ่มจำนวนรูของหัวจ่ายอากาศส่งผลให้ฟองอากาศมีขนาดเล็กและมีความเร็วในการลอยตัวช้าลง เป็นผลให้มีสัดส่วนของแก๊สและพื้นที่ผิวจำเพาะในการถ่ายเทมวลสารเพิ่มขึ้น ส่งผลให้มีการถ่ายเทมวลสารมากขึ้น แต่อย่างไรก็ตาม การใช้พลังงานของหัวจ่ายขนาดเล็กจะสิ้นเปลืองมากที่สุดในการเดินระบบ การทดลองในส่วนที่ 2 เป็นการทดลองในคอลัมน์แบบฟองอากาศชนิดตัวตัวกลาง โดยเติมตัวกลางทั้งหมด 4 ชนิด คือ พอลล์ริง แคสเคดมินิริง อานม้าและแรสชิกริง ที่มีขนาดและเติมในปริมาตรที่แตกต่างกัน โดยพบว่า ตัวกลางพอล์ลริงขนาด 25 มม. ในปริมาตร 2.5% จะสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้เกิดการถ่ายเทมวลสาร เมื่อใช้ตัวกลางกับหัวจ่ายอากาศขนาดใหญ่ แต่เมื่อใช้ตัวกลางกับหัวจ่ายอากาศขนาดเล็กจะทำให้มีค่าการถ่ายเทมวลสารลดลง ในการทดลองส่วนที่ 3 ได้ทำการทดลองการถ่ายเทมวลสารในคอลัมน์แบบบรรจุตัวกลาง โดยพบว่า การเพิ่มอัตราการไหลของเหลวมีผลทำให้มีการถ่ายเทมวลสารดีขึ้น และตัวกลางพอลล์ริงขนาด 50 มม. สามารถทำให้เกิดการถ่ายเทมวลสารดีที่สุด นอกจากนี้เมื่อทำการเปรียบเทียบกันแล้วนั้น คอลัมน์แบบบรรจุตัวกลางมีความสามารถในการถ่ายเทมวลสารน้อยกว่าแบบเป่าฟองอากาศ แต่มีการใช้พลังงานน้อยกว่า โดยเมื่อนำสภาวะการดำเนินการที่ดีที่สุดของแต่ละคอลัมน์ไปทำการทดสอบการดูดซึมสารเบนซีนในการทดลองที่ 4 พบว่าคอลัมน์แบบฟองอากาศสามารถบำบัดสารอินทรีย์ระเหยง่ายได้ดีที่สุด ประมาณ 43– 75% แต่มีการใช้พลังงานที่ใช้ในระบบที่มากที่สุดเช่นเดียวกัน

ค่าจลนพลศาสตร์ของการบำบัดน้ำเสียโดยเม็ดตะกอนจุลินทรีย์แบบใช้อากาศ, สรายุธ เตยโพธิ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาประสิทธิภาพ อัตราการบำบัด และค่าจลนพลศาสตร์ของการบำบัดน้ำเสียโดยเม็ดตะกอนจุลินทรีย์แบบใช้อากาศ โดยเดินระบบในถังปฏิกรณ์เอสบีอาร์ ใช้น้ำตาลทรายเป็นแหล่งคาร์บอน และแอมโมเนียมคลอไรด์เป็นแหล่งไนโตรเจน การเลี้ยงเม็ดตะกอนในถังปฏิกิริยาใช้ความเร็วในการเติมอากาศ 3.5 เซนติเมตร/วินาทีเป็นเวลา 5.7 ชั่วโมง เวลาตกตะกอน 15 นาที สัดส่วนการทดแทนน้ำเสียร้อยละ 60 ควบคุมพีเอชในระบบในช่วง 6.8-7.2 และค่าออกซิเจนละลายมากกว่า 2 มิลลิกรัม/ลิตร ตรวจวัดพารามิเตอร์ ได้แก่ ความเข้มข้นซีโอดี แอมโมเนียม ไนไตรต์ ไนเตรต ความเข้มข้นของตะกอนแขวนลอย (MLSS) ความสามารถในการตกตะกอนที่ 30 นาที (SV30) ค่าดัชนีปริมาตรตะกอน (SVI) ขนาดเม็ดตะกอน ความหนาแน่นของตะกอน การทดลองหาค่าจลนพลศาสตร์ใช้ความเข้มข้นซีโอดี 100-2,000 มิลลิกรัม/ลิตร และความเข้มข้นแอมโมเนียมไนโตรเจน 5-100 มิลลิกรัมแอมโมเนียมไนโตรเจน/ลิตร โดยศึกษาค่าอัตราการบำบัดจำเพาะสูงสุด (km) และความเข้มข้นที่อัตราการบำบัดเท่ากับครึ่งหนึ่งของอัตราการบำบัดจำเพาะสูงสุด (Ks) ของเม็ดตะกอนจุลินทรีย์แบบใช้อากาศ ผลการทดลองพบว่า ประสิทธิภาพการบำบัดซีโอดีและแอมโมเนียมไนโตรเจนสูงสุดของระบบที่ระยะเวลาบำบัด 6 ชั่วโมงเท่ากับร้อยละ 98.4 และ 99.6 ตามลำดับ ค่าดัชนีปริมาตรตะกอนเฉลี่ย 13.408±4.752 มิลลิลิตร/กรัม ค่าความเข้มข้นตะกอนจุลินทรีย์ (MLSS) ในถังปฏิกรณ์ที่ 1 อยู่ในช่วง 8,040-26,430 มิลลิกรัม/ลิตร ในถังปฏิกรณ์ที่ 2 อยู่ในช่วง 11,100-19,720 มิลลิกรัม/ลิตร ขนาดเม็ดตะกอนขนาดใหญ่ที่สุดที่มีการพบในระบบมีขนาดเท่ากับ 3 มิลลิเมตร ความหนาแน่นของตะกอนจุลินทรีย์เท่ากับ 1.1301±0.0283 กรัม/มิลลิลิตร ค่าอัตราการบำบัดในการบำบัดซีโอดีและแอมโมเนียมสูงสุดของระบบ (km) เท่ากับ 27.917±11.997 มิลลิกรัมซีโอดี/มิลลิกรัม MLVSS/วัน และ 11.353±0.619 มิลลิกรัมแอมโมเนียมไนโตรเจน/วัน ตามลำดับ และความเข้มข้นซีโอดีที่อัตราการย่อยสลายครึ่งหนึ่งของอัตราการย่อยสลายสูงสุด (Ks) เท่ากับ 963.04±685.817 มิลลิกรัม/ลิตร ความเข้มข้นแอมโมเนียมที่อัตราการย่อยสลายครึ่งหนึ่งของอัตราการย่อยสลายสูงสุด เท่ากับ 95.973±9.509 มิลลิกรัม/ลิตร ตามลำดับ

ผลของความเค็มและไนเตรทต่อระดับสุขภาพในปะการังเขากวาง (Acropora Sp.) ปะการังจาน (Turbinaria Sp.) และปะการังโขด (Porites Sp.), กฤติญา สำราญศิลป์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ชุมชนตามแนวชายฝั่งที่มีการอยู่อาศัยอย่างหนาแน่นถือเป็นแหล่งกำเนิดหลักของมลพิษทางทะเลและชายฝั่ง โดยชุมชนจะปลดปล่อยน้ำเสียชุมชนลงสู่ทะเลโดยไม่มีการบำบัด นอกจากนั้นการเปลี่ยนแปลงของฤดูกาลยังเพิ่มความรุนแรงของปัญหาน้ำเสียชุมชนได้ เช่น ในฤดูฝน ปริมาณน้ำฝนที่เกิดขึ้นทำให้ความเค็มน้ำทะเลลดลง พร้อมทั้งเกิดการเติมธาตุอาหารสู่ทะเลจากการชะหน้าดินจากน้ำท่า ส่งผลให้คุณภาพน้ำทะเลโดยรอบเสื่อมลง และนำไปสู่การเสื่อมโทรมในชุมชนปะการังโดยรอบแนวชายฝั่ง ดังนั้นวัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือ เพื่อศึกษาผลของความเค็มและไนเตรทต่อระดับสุขภาพปะการังเขากวาง (Acropora sp.) ปะการังจาน (Turbinaria sp.) และปะการังโขด (Porites sp.) ที่ความเค็ม 15 20 25 และ 30 พีเอสยู ร่วมกับความเข้มข้น ไนเตรท 5 20 60 และ 100 ไมโครกรัมไนโตรเจนต่อลิตร ทำการทดลองความเข้มข้นละ 3 ซ้ำ โดยประเมินสุขภาพของปะการังโดยใช้แผนภูมิปะการัง ความหนาแน่นสาหร่ายซูแซนเทลลีและปริมาณคลอโรฟิลล์ เอ และร้อยละการยืดโพลิป โดยปะการังจะที่มีร้อยละสุขภาพเสื่อมโทรมมากกว่าร้อยละ 50 จะสามารถคำนวณหาความเป็นพิษเฉียบพลันของไนเตรท หรือ LC50 ด้วยการวิเคราะห์แบบโพรบิทได้ ผลการศึกษาพบว่าที่ความเค็ม 15 พีเอสยู และที่ไนเตรท 100 ไมโครกรัมไนโตรเจนต่อลิตร ส่งผลให้ปะการังมีความเสื่อมโทรมมากที่สุด ในทั้งปะการัง 3 ชนิด โดยที่สภาะวะดังกล่าว ปะการังเขากวางมี LC50 ของไนเตรท ที่เวลา 96 ชั่วโมง มีค่าเท่ากับ 94.46 ไมโครกรัมไนโตรเจนต่อลิตร ปะการังเขาโขดมี LC50 ที่เวลา 120 ชั่วโมง มีค่าเท่ากับ 106.35 ไมโครกรัมไนโตรเจนต่อลิตร และปะการังจานมี LC50 ที่เวลา 144 ชั่วโมง มีค่าเท่ากับ 116.55 ไมโครกรัมไนโตรเจนต่อลิตร นอกจากนั้นยังยืนยันการเพิ่มขึ้นของร้อยละการเสื่อมโทรมได้จากการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นสาหร่าย ซูแซนเทลลีและปริมาณคลอโรฟิลล์ เอ ที่พบในตู้ทดลอง ผลการศึกษาคุณภาพน้ำทะเลรอบเกาะสีชัง ในปี 2559-2561 พบว่าอิทธิพลของฤดูฝนทำให้ความเค็มของน้ำทะเลและปริมาณออกซิเจนละลายลดลง และมีปริมาณไนเตรทเพิ่มสูงขึ้นโดยรอบเกาะสีชัง โดยเฉพาะในบริเวณที่มีชุมชนหนาแน่นเช่น ท่าเทววงษ์ พบว่ามีคุณภาพน้ำทะเลต่ำที่สุด ซึ่งผลการศึกษานี้สามารถนำไปใช้ในการเฝ้าระวังคุณภาพน้ำทะเลรอบเกาะสีชังและใช้ประกอบการบริหารจัดการสิ่งแวดล้อมบนเกาะสีชังได้ภายในอนาคต

Evaluation And Modeling Of Electrodialysis For High-Recovery Brackish Water Desalination, Shahrouz Jafarzade Ghadimi

Open Access Theses & Dissertations

This research investigates the feasibility of desalination of brackish water with electrodialysis (ED), using laboratory testing and mathematical modeling. Several experiments were performed to characterize ion-specific transport and to evaluate tradeoffs between salinity removal and specific energy consumption. A 200 cm2 Ameridia ED stack was used to perform desalination experiments with real brackish groundwater from the Kay Bailey Hutchison desalination plant in El Paso, Texas, and the results showed limiting current density of 160 A/m2 for 5 cm/s. A higher conductivity reduction was observed for flow velocity of 5 cm/s compared to 13 cm/s. Ion transport selectivity (based on relative …

A Comparison Of Data-Driven And Process-Based Modeling For Nutrient Estimation In A Eutrophic Reservoir, Yohtaro Kobayashi

Open Access Theses & Dissertations

As land use around bodies of water changes, the need to model the body of water increases. Models help to educate, understand, and predict the state of water. Process-based models are commonly used in modelling bodies of water, but there are challenges with these kinds of models. They require data which can be difficult for certain communities to obtain due to logistics or cost, are computationally intensive, technically complicated, and require calibration. In contrast, a data-driven model simply connect relationships from the data, are not as computationally intensive nor technically complicated, and do not require calibration. This research compared a …

Life Cycle Studies To Evaluate The Physiological And Biochemical Effects Of Copper Oxide And Surface-Coated Titanium Dioxide Nanoparticles On Green Onion (Allium Fistulosum) And Carrot (Daucus Carota L.) Plants: Insights Utilizing Two-Photon Microscopy And Spectroscopy, Yi Wang

Open Access Theses & Dissertations

With the recent increase of nanomaterial production, nano copper oxide (nCuO) and surface-modified titanium dioxide nanoparticles (nTiO2) are among the most widely applied nanoparticles in industry and daily lives. Their use has resulted in accumulation in soils as a consequence of their direct or indirect release. Hence, these NPs may raise a potential risk to crops cultivated in soils. Moreover, the physiological effects of nCuO on green onion (Allium fistulosum) and surface-coated nTiO2 on full-grown carrot (Daucus carota L.) are still unknown. Green onion is characterized by its high content of the antioxidant allicin, and carrot is a worldwide economic …

Electrification Of Domestic Hot Water To Aid The Integration Of Renewable Energy In The California Grid, Alejandro Cervantes

Cal Poly Humboldt theses and projects

Water heating in residential buildings, also known as domestic hot water (DHW), is the third largest use of energy after appliances and space conditioning. About 90% of the residential buildings in the state use natural gas fueled water heaters, 6% use electricity, and a small percent use liquefied petroleum gas (LPG) or solar water heaters. The current energy use associated with residential water heating is small relative to the total amount of energy consumption in the residential building sector, but it is still a contributor of greenhouse gas (GHG) emissions. Improving hot water systems can be beneficial for bill customer …

Cost-Benefit Analysis Of Replacing Lpg Stoves With Induction Stoves In Rural Households Of Kavre District Nepal, Grishma Raj Dahal

Cal Poly Humboldt theses and projects

Nepal imports nearly 260,000 tons of Liquified Petroleum Gas (LPG) and other fossil fuels annually from India. This fuel dependency is one of the main reasons for Nepal’s trade deficit with India. The Government of Nepal has recently started promoting electric induction stoves for cooking as an alternative to LPG. Induction stoves are pollution free at the point of use, and they are meant to reduce Nepal's dependence on LPG.

This study includes a cost-benefit analysis for replacing LPG stoves with induction stoves for households in rural areas of Kavre District, Nepal. The study involved the use of data for …

Evaluation Of 1-D And 2-D Hydraulic Models For Designing And Assessing Fullspan Stream Crossings, Alyssa Sachiko Virgil

Cal Poly Humboldt theses and projects

This project compared design decisions and hydraulic analyses of full-span stream crossings using one- and two-dimensional (1-D and 2-D) hydraulic models. The project was initiated by the California Department of Transportation’s interest in moving from 1-D to 2-D hydraulic modeling and by the Federal Highways Administration’s support for adopting SRH-2D (Sedimentation and River Hydraulics-2D developed by the US Bureau of Reclamation) in Aquaveo, LLC’s Surface-water Modeling System as their standard design model. Two-dimensional hydraulic models calculate more detailed water depths and velocities than 1-D models, which can better identify fish passage conditions, areas of potential scour or deposition, and aquatic …

Sediment Yield In Salmon Creek After Decommissioning Logging Roads, Northern Humboldt County, California, Malia S B Gonzales

Cal Poly Humboldt theses and projects

Salmon Creek watershed is located in the Headwaters Forest Reserve in northern California and is known for the ecological value of its old-growth redwood forest, high biodiversity, and sensitive habitat for endangered species. The Bureau of Land Management primarily manages the Reserve. The land-use history of the Upper Salmon Creek watershed includes extensive timber harvest and road development. Watershed restoration in the Upper Salmon Creek watershed started in 2000 with the primary goal for the Reserve to protect and recover ecologic diversity and threatened native species. Since then, of the 23 miles, 13.5 miles of logging roads and 101 stream …