This paper presents PKES(PuKyung -Excel based Simulator) for WWTPs(wastewater treatment plants) by using MS Excel and VBA(Visual Basic for Application). PKES is a user-friendly simulator for the design and optimization of the whole plant including biological and physico-chemical processes for the wastewater and sludge treatment. PKES calculates the performance under steady or dynamic state and allows changing the mathematical model by the user. Mathematical model implemented in PKES is a improved integration model based on ASM2d and ADM1 for simulation of AS(activated sludge) and AD(anaerobic digestion). Gaseous components of $N_2$, $N_2O$, $CO_2$ and $CH_4$ are added for estimation of GHGs(greenhouse gases) emission. The simulation results for comparison between PKES and Aquasim(EAWAG) showed about the same effluent concentrations. As a result of verification using by measured data of BOD, TSS, TN and TP for 2 years of operation, calculated effluent concentrations were similar to measured effluent concentrations. The values of average RMSE(root mean square error) were 1.9, 0.8, 1.6 and 0.2 mg/L for BOD, TSS, TN and TP, respectively. Total GHGs emission of WWTP calculated by PKES was 138.5 ton-$CO_2$/day and GHGs emissions of $N_2O$, $CO_2$ and $CH_4$ were calculated at 21.7, 28.9 and 87.9 ton-$CO_2$/day, respectively. GHGs emission of activated sludge was 32.5 % and that of anaerobic digestion was 67.5 %.
This study has been conducted to evaluate the effects of a single stage anaerobic co-biogasification of food waste and primary sewage sludge mixture (1 : 5 V/V%) according to mixing ratio (0% : CAP0, 0.5% : CAP0.5, 1%: CAP1.0) in red pepper powder, which was reported as the material anti-bacterial and anti-fungi, under mesophilic condition ($35^{\circ}C$). during 31 days. It showed that red pepper powder effected anaerobic bacteria, Especially, Hydrolytic bacteria and methanogenic bacteria was inhibited much more than Acetogenic bacteria with red pepper powder. at CAP0, Experimental cumulative methane yield (ECMY) and Experimental bio-energy production (EBEP) were 0.17 L $CH_4/g$$VS_{fed}$ and 1,465 cal/g $VS_{fed}$ individually as the highest value during 31 days.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.15
no.7
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pp.4665-4674
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2014
The aim of this study was to confirm the feasibility of the electro-coagulation process as a pre-treatment for the membrane separation of anaerobic digestion effluents to minimize membrane fouling. The reduction of membrane fouling was evaluated according to the number of electrodes (immersed surface area of electrodes), current density and contact time. In the case of the small surface area of electrodes, the increased electric field strength resulted in a soluble COD increase due to the destruction of the microbial flocs and/or cells, whereas large changes in the soluble COD were not observed in the case of the high surface area of electrodes. On the other hand, the T-P concentration decreased as a result of the precipitation of aluminum ions and phosphates. The membrane permeation flux increased and the fouling resistance (Rc+Rf) decreased with increasing electric current density. Although the particle size of the anaerobic digestion effluent increased slightly, it was not related directly to the reduced fouling phenomena. The main mechanism for the enhanced flux was attributed to the inorganic particulate produced during electrocoagulation, such as $AlPO_4$, which acted as a dynamic membrane deposited on the membrane surface.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.18
no.2
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pp.76-83
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2010
We(Hansol EME Co. Ltd.) proceeded anaerobic digestion test for domestic food wastewater applying to two operating method for increasing of OLR. The methods are as follows. One was the rapidity operating method which was increasing the OLR continuously and rapidly and the other was the terraced operating method which was increasing the OLR having adaptation period for each step. As a result of this tests, the ratio of VFA/Alkalinity of the process was very unstable under the rapidity operating method then the volume of produced biogas was dramatically decreased. However the process was shown stable performance under the terraced operating method maintaining the ratio of VFA/Alkalinity less than 0.4. Also, the process was performing the biogas recovery of $0.8Nm^3/kgVS_{rem}/d$ and the VS removal ratio of 85%. T-RFLP analysis about the community of bacteria and methanogen is also conducted to check the change of the microbial community according to the methods of OLR increasing operation. The microbial community was changed by the methods of OLR increasing operation according to the result of T-RFLP analysis. Although the anaerobic digestion test was executed by same pilot plant, the reactivity and the tolerance of microbial community for surrounding environment could be considerably changed by the operating method for the process.
Park, So Yun;Jang, Jeong A;Zhao, Xin;Hong, Jin-Kyung;Jho, Eun Hea
Korean Journal of Environmental Agriculture
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v.41
no.2
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pp.71-81
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2022
BACKGROUND: Animal manures are one of the biggest sources of greenhouse gases and improper manage-ment of animal wastes contributes to the increasing greenhouse gases in the atmosphere. Con-verting greenhouse gases generated from animal manures to energy is one way of contributing to the net-zero carbon emissions. METHODS AND RESULTS: The potential for methane production from cow manure (CM) was studied by measuring the methane yield using the biochemical methane potential (BMP) test. In particular, the effect of co-digestion using rice straw (RM) on the methane production was studied. The methane yields from the co-digestion of CM and RS were statistically similar to that from the mono-digestion of CM or RS. But there was a synergy effect at the CM:RS ratio of 1:2 and 1:1. This can be attributed to the increased C/N ratio. The changed microbial community structure with the addition of substrates (CM, RS) probably led to the increase in the methane produc-tion. CONCLUSION(S): The methane production potential of the particular CM used in this study was not improved by the addition of RS as a co-substrate. The addition of substrates to the anaerobic sludge promoted the increase in the microbial species having synergetic relationship with methano-gens, and this can partially explain the increase in the methane production with the addition of substrates. Overall, there are needs for further studies to improve the methane yield from CM.
The potential of using the biogas as energy source has long been widely recognised and current techniques are being developed to upgrade the technical quality and to enhance energy efficiency. The objective of this paper is to present efficient and effective pre-treatment methods of increasing the amount of produced biogas in anaerobic digestion of activated sludge treatment process. The paper also presents a review of the effect on biogas production between pre-treated and raw sludge, and also put forward the advantages and disadvantages of each pre-treatment method.
Due to its carbon-neutral nature, biogas generated from anaerobic digestion or fermentation of biodegradable wastes is one of the important renewable energy sources to reduce global warming. It is mainly composed of methane and various inert gases such as $CO_2$ and $N_2$, and the actual composition of biogas significantly varies depending on the origin of anaerobic digestion process. Therefore, in order to effectively utilize this fuel as an energy source for electricity, it is important to develop power generation engines which can successfully apply biogas with significant composition variations. In this study, efforts have been made to develop a diesel-biogas duel fuel engine as a way to achieve such a stable power generation. The effects of diesel fuel injection quantity and pressure on stable combustion and engine performance were investigated, and an impact of diesel fuel atomization was discussed. The engine test results show that there exists a 2 stage combustion which consists of diesel pilot fuel burning and premixed biogas/air mixture burning in dual fuel engine operation and optimum diesel injection parameters were suggested for biogases with various compositions and heating values.
Park, Seyong;Han, Sungkuk;Song, Eunhey;Kim, Choonggon;Lee, Wonbae
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.27
no.3
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pp.27-39
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2019
In this study, thermal-alkali pre-treatment (THAP) optimal condition and co-digestion efficiency with THAP of the mixture food waste and sewage sludge were evaluated for improving the performances of co-digestion for mixed food waste and sewage sludge. The optimal condition of THAP was evaluated for solubilization COD, CST(Capillary Suction Time), TTF(Time to Filter), and volatile fatty acids (VFAs) with THAP temperature and NaOH concentration. In addition, the co-digestion of mixed food waste and sewage sludge were evaluated using biochemical methane potential (BMP) test. The optimal THAP reaction temperature and NaOH concentration of food waste and sewage sludge were $140^{\circ}C$ and 60 meq/L to solubilization COD over 20%, CST and TTF under 60sec and VFAs concentration over 12,000 mg-COD/L, respectively. The optimal condition of co-digestion of mixed food waste and sewage sludge equal to THAP condition. Therefore, it was determined that the optimal condition of THAP reaction temperature and NaOH concentration for co-digestion of mixed food waste and sewage sludge were $140^{\circ}C$ and 60 meq/L, respectively.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.21
no.3
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pp.64-73
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2013
The application of the Life Cycle Assessment (LCA) methodology to analyze the environmental impact to different swine waste treatment systems was investigated. The first part of LCA is to organize an inventory of parameters and emissions released due to the system under investigation. In the following step of the Life Cycle Impact Assessment, the inventory data were analyzed and aggregated in order to finally get one index representing the total environmental burden. For the Life Cycle Impact Assessment (LCIA) the Eco-indicator 95 method has been chosen because this is well documented and regularly applied impact method. Two different swine waste treatment systems such as aerobic and anaerobic digestion systems were chosen as an example for the life cycle impact analysis. For establishing the parameters to be assessed the agricultural environmental effects to above swine waste treatment systems, it has been observed that there was high at T-P emission in anaerobic digestion system and $CO_2$ emission in aerobic digestion system. For Eco-indicator values per environmental effect for swine waste treatment systems related to one tonne of swine waste, it was shown that there was a negative index for global warm potential and soil acidification in aerobic digestion system, but relatively high positive index for eutrophication in anaerobic digestion system.
Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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v.20
no.3
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pp.15-20
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2012
Processing of organic waste is converted to anaerobic digestion for environmental friendly and sustainable energy recovery and reduction of sludge. In this study, ECOPAD (ECOdays' Plug-flow Anaerobic Digster)design for a high solids content and high organic matter content were used to investigate an applicability and efficiency of food waste treatment and poultry wastewater treatment. Case-by-case analysis of treatment efficiency of ECOPAD using food waste of city "P" and city "S". Volatile Solids basis organic removal efficiency of city "P" and city "S" was 84% and 88% respectively. And, the content of methane (P City: 70%, S City: 71%) was measured similarly. In the case of poultry waste bio-gas production was measured to $1.6Nm^3/kg$-VSrem, and methane content was measured to 69%.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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