Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.22
no.3
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pp.11-22
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2014
The buffer capacity of food waste lowers during the collecting and transportation period. Food waste usually shows deficiency of micro nutrients especially molybdenum(Mo) and cobalt(Co). Therefore, food waste can be considered as a good mixture of livestock waste to enhance methane production. The objective of this study was to investigate the correlation between properties of substrates (local food waste and livestock manure) and methane yields for successive anaerobic fermentation process and its stable management. Food wastes were taken at an intermediate storage or treatment system provided by eight local authorities (Gangnam, Gangdong, Gwanak, Guro, Dongjak, Songpa, Yeongdeungpo, and Younsan) in Seoul. The solid content and potential methane yield of food wastes were average of 16% and $446.6STP-m{\ell}/g-VS$ (range from 334.8 to $567.5STP-m{\ell}/g-VS$) respectively. As for the beef cattle manure, the solid content and potential methane yield had an average of 26% and $280.6STP-m{\ell}/g-VS$ respectively. Potential methane yield had a positive correlation with fat content, and hydrogen content and a negative correlation with carbohydrate content ($r^2>0.8$). Therefore, the potential methane yield can be predicted based on the substrate characterization results with reasonable accuracy. Further research may be needed to investigate the relation of the properties of the mixture substrate and methane production rate. The mixtures may include food waste, livestock waste, and bulking agents (saw dust, rice hull, or agricultural byproducts etc.) to determine best combination of these substrates for maximum methane production rate.
Lee, Yu Jin;Cho, Han Sang;Kim, Jae Young;Kang, Jungu;Rhee, Sungsu;Kim, Kyuyeon
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.34
no.11
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pp.765-771
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2012
In this study, the biochemical methane potentials of different agricultural residues produced from agricultural plastic greenhouse were determined. Additionally, ensiling storage practice was applied on agricultural residues for its effect on biogas production. Agricultural residues of cabbage, strawberry, tomato, cucumber, and oriental melon were selected as sample. The methane potential and biodegradability of agricultural residues ranged from 149~286 mL-$CH_4/g$-VS, 27~48% (by vol.), respectively and methane production was in order of cabbage > oriental melon > strawberry ${\approx}$ cucumber > tomato. Ensiling caused difference in methane production in a range of -11~36% (by vol.) per VS compared with raw material. An increase in methane potential was presumably linked to the organic acid accumulation, cellulose degradation and decrease in methane potential was due to chemical composition change, ammonia accumulation during the storage process.
The main objective of this study was to evaluate the current condition of harbor sediments and to estimate biochemical methane potentials from the harbor sediments. Sediment samples were collected from 10 different sampling sites. Ignition loss, elemental analyses, X-ray diffraction(XRD), X-ray fluorescence(XRF) tests were conducted to determine characteristics of the sediment. All sediments had similar elemental compositions and ignition loss were 8~10%. From the conventional BMP tests for 5 samples, cumulative methane production ranged from 11.9~15.5mL methane/(g of volatile solids), which were significantly lower than that for foods and paper. However, methane production rates for sediments were 5 to 20 times faster than those for foods and paper.
Park, Jin-Kyu;Kang, Jeong-Hee;Ban, Jong-Ki;Lee, Nam-Hoon
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.32
no.6B
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pp.399-406
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2012
The objective of this research is to develop greenhouse gas generation models and estimation method of their parameters for solid waste landfills. Two models obtained by differentiating the Modified Gompertz and Logistic models were employed to evaluate two parameters of a first-order decay model, methane generation potential ($L_0$) and methane generation rate constant (k). The parameters were determined by the statistical comparison of predicted gas generation rate data using the two models and actual landfill gas collection data. The values of r-square obtained from regression analysis between two data showed that one model by differentiating the Modified Gompetz was 0.92 and the other model by differentiating the Logistic was 0.94. From this result, the estimation methods showed that $L_0$ and k values can be determined by regression analysis if landfill gas collection data are available. Also, new models based on two models obtained by differentiating the Modified Gompertz and Logistic models were developed to predict greenhouse gas generation from solid waste landfills that actual landfill generation data could not be available. They showed better prediction than LandGEM model. Frequency distribution of the ratio of Qcs (LFG collection system) to Q (prediction value) was used to evaluate the accuracy of the models. The new models showed higher accuracy than LandGEM model. Thus, it is concluded that the models developed in this research are suitable for the prediction of greenhouse gas generation from solid waste landfills.
Lee, Kwanyong;Chantrasakdakul, Phrompol;Kim, Daegi;Park, Jongjin;Choi, Jang-Seung;Park, Ki Young
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.28
no.1
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pp.55-60
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2014
Food waste leachate (FWL) is a serious pollutant waste coming from the food waste recycling facilities in Korea. FWL has a high organic matter content and high COD to nitrogen (COD/N) ratio, which can disturb efficient methane production in the anaerobic digestion of FWL. In the present study a microalga, Clorella vulgaris (C.V), was used as co-substrate for the FWL anaerobic digestion in order to supply nutrients, decrease the COD/N ratio and increase its methane yield. Different co-digestion mixtures (COD/N ratios) were studied by using biochemical methane potential test and modified Gompertz equation for kinetic study. Mixed substrate of FWL and C. vulgaris in the co-digestion clearly showed more the biomethane yield than the sole substrates. The maximum methane production, 827.7 mL-$CH_4$/g-VS added, was obtained for COD/N ratio of 24/1, whereas the highest improvement of methane yield was found for COD/N ratio of 15/1.
To estimate greenhouse gas (GHG) emission, we established inventory of conventional rice cultivation from farmers in Gunsan and Iksan, Jeonbuk province in 2011~2012. This study was to calculate carbon footprint and to analyse the major factor of GHGs. We carried out a sensitivity analysis using the analyzed main factors of GHGs and estimated the mitigation potential of GHGs. Also we tried to suggest agricultural methods to reduce GHGs that farmers of this case study can apply. Carbon footprint of rice production unit of 1 kg was 2.21 kg $CO_2.-eq.kg^{-1}$. Although amount of $CO_2$ emissions is largest among GHGs, methane had the highest contribution of carbon footprint on rice production system after methane was converted to carbon dioxide equivalent ($CO_2$-eq.) multiplied by the global warming potential (GWP). Source of $CO_2$ in the cultivation of rice farming is incomplete combustion of fossil fuels used by agricultural machinery. Most of the $CH_4$ emitted during rice cultivation and major factor of $CH_4$ emission is flooded paddy field in anaerobic condition. Most of the $N_2O$ emitted from rice cultivation process and major sources of $N_2O$ emission is application of fertilizer such as compound fertilizer, urea, orgainc fertilizer, etc. As a result of sensitivity analysis due to the variation in energy consumption, diesel had the highest sensitivity among the energies inputs. If diesel consumption is reduced by 10%, it could be estimated that $CO_2$ potential reduction is about 2.5%. When application rate of compound fertilizer reduces by 10%, the potential reduction is calculated to be approximately 1% for $CO_2$ and approximately 1.8% for $N_2O$. When drainage duration is decreased until 10 days, methane emissions is reduced by approximately 4.5%. That is to say drainage days, tillage, and reducing diesel consumption were the main sources having the largest effect of GHG reduction due to changing amount of inputs. Accordingly, proposed methods to decrease GHG emissions were no-tillage, midsummer drainage, etc.
As a result of the growing livestock industry, varieties of organic solid and waste biomass are be generated in swine breeding and slaughtering stages. Anaerobic digestion is a promising alternative for the treatment of livestock waste biomass, as well as for the material recovery and energy production. Objectives of this study were to analyze the biochemical methane potential of swine waste biomasses that were generated from swine pen and slaughterhouse and to investigate the material recovery and methane yield per head. As pig waste biomass, swine slurry, blood, intestine residue, and digestive tract content were collected for investigation from pig farmhouse and slaughterhouse. The $B_{th}$ (Theoretical methane potential) and $B_0$ (Biochemical methane potential) of swine slurry generating in swine breeding stage were 0.525 and $0.360Nm^3\;kg^{-1}-VS_{added}$, the ratio of degradation ($B_0/B_{th}$) was 68.6%. $B_{th}$ of blood, intestine residue, and digestive tract content were 0.539, 0.664, and $0.517Nm^3\;kg^{-1}-VS_{added}$, and $B_0$ were 0.405, 0.213, and $0.240Nm^3\;kg^{-1}-VS_{added}$, respectively. And the ratio of degradation showed 75.1, 32.1, and 46.4% in blood, intestine residue, and digestive tract content. Material yield of swine waste biomass was calculated as TS 73.79, VS 46.75, TN 5.58, $P_2O_5$ 1.94, and $K_2O$$2.91kg\;head^{-1}$. And methane yield was $16.58Nm^3\;head^{-1}$. In the aspect that slaughterhouse is a large point source of waste biomass, while swine farmhouse is non-point source, the feasibility of an anaerobic digestion using the slaughtering waste biomass need to be assessed in the economical aspect between the waste treatment cost and the profitable effect by methane production.
The main objective of this study was to offer informations about the current conditions of stream sediments and to evaluate biochemical methane potentials of stream sediments from the urban streams in Busan city using conventional BMP tests. First we select total 5 urban streams and collect sediment samples. Then, COD, proximate analysis, volatile solid, organic carbon content and elemental analysis were conducted to determine characteristics of the sediments. Results show that COD, volatile solid and organic carbon content are determined in the range of $15.20{\sim}75.07mg\;g^{-1}$, 2.34~11.54% and 1.28~34.21%, respectively. Also, several biochemical methane potential tests were performed in a laboratory. As a result, pH values of the reactors generally increased and then stabilized at 7.11~7.35. In addition, C/N ratio, ultimate methane and carbon dioxide yield (mL/g VS) and biodegradability (%) were determined to 1.05~10.27, 10.1~179.4, 10.3~34.4 and 4.0~30.1, respectively. For the determination of the correlations between ultimate methane yield and ultimate carbon dioxide yield, C/N ratio, COD, volatile solid and organic carbon content, a linear model was fitted to the data using a least-squares algorithm. As a result, except for COD ($r^2=0.7586$) and volatile solid ($r^2=0.7876$), Linear model was well fitted to each data with good values of the correlation coefficient ($r^2=0.9795{\sim}0.9858$). Finally, we propose empirical equations, which contain C/N ratio or TOC, for the prediction of ultimate methane yield for the urban streams in Busan city.
Lee, Byung-Sun;Han, Sang-Kuk;Lee, Nam-Hoon;Kang, Jeong-Hee;Wie, June
Resources Recycling
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v.22
no.5
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pp.20-28
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2013
This study was carried out to evaluate the possibility of resource recovery for municipal solid waste(MSW) that sorted by a MBT system. First, physical property of MSW was similar to wastes carried into Sudokown landfill site. However, moisture of MSW was little higher than that. As a result of BMP test using organic fraction of MSW(OFMSWs), approximately 60 ~ 80 mL $CH_4/g$-VS of methane was occurred. Compared to the other studies, the value of methane is lower. It seems to be caused that high ratio of vinyl/plastic in OFMSWs. The other BMP test using sample of MBT system located in Sudokwon landfill was conducted each physical properties. According to the result of experiment, food waste makes 193 mL $CH_4/g$-VS, and paper is 102 mL $CH_4/g$-VS. However, there was not methane production in vinyl and rubber. Additionally, others that can't sort no more show 30 m $CH_4L/g$-VS of methane production. From the result of experimental data OFMSWs has high fraction of vinyl, rubber and other substance that difficult for biodegradation. Therefore it is need to sort of them.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.26
no.2
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pp.85-93
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2018
Semi-dry anaerobic digestion experiment using dairy cattle manure collected from dairy cattle house was conducted to analyze efficiency of biogas production. As a first experiment, Biochemical Methane Potential (BMP) test was carried out according to certain ratio of sample mixtures: dairy cattle manure, pig slurry, and mixture of dairy cattle manure and pig slurry. The amount of methane accumulated during BMP test period was high in the experimental groups containing dairy cattle manure. As a second experiment, semi-dry anaerobic digestion experiment was carried out using only the dairy cattle manure collected from floor of the dairy cattle house. Judging from the experimental results, the optimum hydraulic retention time (HRT) of semi-dry anaerobic digestion for dairy cattle manure containing 13% of TS was 25 days. The amount biogas generated from the semi-dry anaerobic digestor with the TS of 13% of the dairy cattle manure ranged from 1.36~1.50v/v-d and the average was 1.44v/v-d. The optimum HRT of the semi-dry anaerobic digestor for dairy cattle manure containing TS of 15% and the semi-dry anaerobic digestor for dairy cattle manure containing TS of 17% was the same as 30 days. The amount biogas generated from the semi-dry anaerobic digestor with the TS of 15% of the dairy cattle manure ranged from 1.42~1.52v/v-d and the average was 1.47v/v-d. The amount biogas generated from the semi-dry anaerobic digestor with the TS of 17% of the dairy cattle manure ranged from 1.50~1.61v/v-d and the average was 1.55v/v-d.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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