Journal of the Korean GEO-environmental Society (한국지반환경공학회 논문집)

Korean Geo-Environmental Society (한국지반환경공학회)
권호 표지

Estimation of Ultimate Methane Yields and Biodegradability from Urban Stream Sediments Using BMP Test

BMP(Biochemical Methane Potential) test를 통한 도심하천 퇴적물의 최종메탄발생수율 및 생분해도 산정

  • 송재홍 (홍보산업 주식회사) ;
  • 김석구 (한국건설기술연구원 건설환경연구실) ;
  • 이준기 (부경대학교 환경해양대학 환경공학과 대학원) ;
  • 고태훈 (한국철도기술연구원 신소재틸팅열차시스템연구단) ;
  • 이태윤 (부경대학교 환경해양대학 환경공학과)
  • Received : 2009.10.07
  • Accepted : 2009.12.26
  • Published : 2010.02.01
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Abstract

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.

본 연구는 부산시에 위치한 하천퇴적물에 대한 현재의 오염상태와 혐기성 상태에서의 잠재메탄발생량을 평가하기 위해 실시하였다. 먼저 부산시 하천중 총 5곳을 선정하였고 대상하천의 퇴적물을 채집하였다. 그리고 퇴적물특성을 알아보기 위해 퇴적물의 화학적산소요구량, 강열감량, 총 유기탄소에 대해서 분석을 실시하였고 그 결과 각각 15.20~75.07mg $15.20{\sim}75.07mg\;g^{-1}$, 2.34~11.54%, 1.28~34.21%로 나타났다. 또한 실험실규모의 BMP Test를 실시하였고 그 결과 pH가 약간 증가하다가 약 7.11~7.35에서 평형을 이루었으며, C/N, 최종메탄 및 이산화탄소수율 그리고 생분해도는 각각 1.05~10.27, 10.1~179.4, 10.3~34.4, 4.0~30.1을 나타내었다. 그리고 최종메탄수율과 C/N비, 최종이산화탄소수율, COD, 강열감량, 총유기탄소와의 상관관계를 알아보기 위해 선형모델에 최소자승법을 적용해 평가하였고 그 결과, COD($r^2=0.7586$)와 강열감량($r^2=0.7876$)을 제외한 나머지 모든 항목에서 최종메탄수율과 높은 상관관계를 띔을 알 수 있었다($r^2=0.9795{\sim}0.9858$). 따라서 C/N 또는 TOC 분석결과를 통해 메탄발생수율을 예측 가능할 것으로 판단된다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 기상청

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