The aim of this study was to evaluate the biomass production and dairy wastewater treatment using Chlorella vulgaris. The results indicated that the maximum percentages of biochemical oxygen demand, chemical oxygen demand, suspended solids, total nitrogen, and total phosphorus removed were 85.61%, 80.62%, 29.10%, 85.47%, and 65.96%, respectively, in dairy effluent at 10 d. A maximum of 1.23 g/L dry biomass was obtained in 7 d. The biomass productivity was strongly influenced by the nutrient reduction in the dairy effluent. The biodiesel produced by the C. vulgaris in the dairy effluent was in good agreement with the American Society of Testing and Materials-D6751 and European Standards 14214 standards. Therefore, using dairy effluent for microalgal cultures could be a useful and practical strategy for an advanced, environmentally friendly treatment process.
This study examined the wastewater at a livestock farm, and found that the dairy wastewater from the milking parlor had a lower concentration than the piggery wastewater, and that it was produced at a rate under 1.3 ㎥/day in a single farmhouse. The amount of dairy wastewater was determined based on the performance of the milking machine, the maintenance method of the milking parlor, and the amount of milk production allocated for each farmhouse, not by the area. The results confirmed that both dairy wastewater treatment processes, specifically those using Hanged Bio-Compactor (HBC) and Sequencing Batch Reactor (SBR), can fully satisfy the water quality standards of discharge. The dairy wastewater has a lower amount and concentration than piggery wastewater, meaning it is less valuable as liquid fertilizer, but it can be easily degraded using the conventional activated sludge process in a public sewage treatment plant. Therefore, discharging the dairy wastewater after individual treatment was expected to be a more reasonable method than consigning it to the centralized wastewater treatment plant. The effluent after the SBR process showed a lower degree of color than the HBC effluent, which was attributed to biological adsorption. In the case of the milking parlor in the livestock farm, the concentrations of the effluents obtained after HBC and SBR treatments both satisfied water quality standards for the discharge of public livestock wastewater treatment plants at 99% confidence intervals, and the concentrations of total nitrogen and phosphorous in untreated wastewater were even lower than the water quality standards of discharge. Therefore, we need to discuss strengthening the water quality standards to reduce environmental pollution.
Choi, Yong-Keun;Jang, Hyun Min;Kan, Eunsung;Wallace, Anna Rose;Sun, Wenjie
Environmental Engineering Research
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제24권3호
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pp.434-442
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2019
The present study investigated a novel calcium hydroxide-coated dairy manure-derived biochar (Ca-BC) for adsorption of phosphate from water and dairy wastewater. The Ca-BC showed much higher adsorption of phosphate than that of dairy manure-derived biochar. The Ca-BC possessed mainly the calcium hydroxide and various functional groups resulting in high reactivity between phosphate and calcium hydroxide in the Ca-BC. The adsorption of phosphate onto Ca-BC followed pseudo-second order kinetic and Freundlich isotherm models indicating chemisorptive interaction occurred on energetically heterogeneous surface of Ca-BC. The maximum adsorption capacity of the Ca-BC was higher than those of iron oxide and zinc oxide-coated biochars, but lower than those of CaO- and MgO-coated biochars. However, the Ca-BC showed high reactivity per surface area for adsorption of phosphate indicating importance of surface functionalization of biochar. On the other hand, the adsorption of phosphate in dairy wastewater on Ca-BC was lower than that in water owing to competition between other anions in wastewater and phosphate. Overall, the Ca-BC would be a low cost and effective adsorbent for recovery of phosphate from water and wastewater.
Membrane fouling is a major challenge limiting the use of membrane applications. In this study high induced shear rates were utilized at the membrane surface in order to reduce the organic and inorganic scaling by using the torsional vibration of flat sheet membranes. The performances of a vibratory shear-enhanced processing (VSEP) system for the ultrafiltration (UF), nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) membrane filtration of industrial dairy wastewater were investigated. The vibration and non-vibration methods were compared with the same membrane and operational parameters during the purification of real dairy industrial process wastewater. In the initial experiments, short-term tests were carried out in which the effects of vibration amplitude, recirculation flow rate and transmembrane pressure were measured and compared. The permeate flux, turbidity, conductivity and chemical oxygen demand (COD) reduction of dairy wastewater were investigated by using UF, NF and RO membranes with vibration and non-vibration methods. In the subsequent experiments, concentration tests were also carried out. Finally, scanning electron microscopy (SEM) revealed that the vibration method gave a better performance, which can be attributed to the higher membrane shear rate, which reduces the concentration of solids at the membrane, and the transmission.
The evaluation of organic matters and nutrients removal was investigated for the synthetic wastewater and the high strength of dairy wastewater. Two different systems were performed for this research. System A composing of a single RBC with tapered aeration was fed with the synthetic wastewater for 74 days with 173L/day of influent, 200% of internal return and 100% of sludge return for the period 1 and 2. The feed conditions were maintained 346L/day of influent, 50% of internal return and sludge return for the period 3. The dairy wastewater was introduced to evaluate treatment efficiency for system B composing of dual RBCs and tapered aeration tanks for 50 days of experimental run time, in which hydraulic rates were maintained at the constant ratios of 346L/day, 50% of internal return and 50% of sludge return. The spiral string media made of nylon fibre was attached by Bacillus sp. in RBC for both systems. The specific area of string media was $1.4m^2$/m and biomass was maintained at the concentrations of 23g/m. The synthetic wastewater was supplied by 1,800mg/L of glucose, 500mg/L of $NH_4Cl$, and 500mg/L of $KH_2PO_4$ to system A. The dairy wastewater was supplied to system B from dairy production plant. The average influent concentrations were 1,334mg/L of BOD, 2,014mg/L of CODcr, 160mg/L of T-N, and 12mg/L of T-P in system A. The average influent concentrations of parameters were 1,006 mg/L for BOD, 1,875mg/L for $COD_{cr}$, 51.6mg/L for T-N and 8.9mg/L for T-P in system B. Results indicated that removal efficiencies of BOD and $COD_{cr}$ were more than 90% however, the removal efficiency of T-N was 87%, and that of T-P was 82% for system A. Removal efficiencies were 98.5% of BOD, 91.3% of nitrogen and 89% of phosphorus for system B. The removal efficiencies of organic matters, T-N and T-P were higher in system B than in system A. The effluent quality issued by the stringent national legislations for the discharge of the high strength of dairy products wastewater can be improved using sequential RBCsand tapered aeration reactors rather than a single RBC and tapered aeration reactors with Bacillus sp.
미생물연료전지는 미생물의 신진대사 활동을 통해 자발적으로 바이오매스를 전기로 전환시키는 바이오 전기화학 시스템이다. 본 연구에서는 미생물 접종원으로 활성슬러지를 사용하였으며, 미생물연료전지의 전기생산을 위한 기질로서 유가공 폐수의 적용 가능성을 검토하였다. 전력발생 장치로서 미생물연료전지의 성능을 파악하고자 전지전위, 전력밀도, 순환전압전류 분석 및 지속가능 전력생산에 관한 특성을 유가공 폐수를 적용하여 평가하였다. Chemical Oxygen Demand (COD) 2650 mg/L의 유가공 폐수를 이용한 미생물연료전지 시스템에서 COD가 88% 제거되었으며, 최대 전력밀도는 $40\;mW/m^2$에 도달하였다. 본 연구 결과로부터 유가공 폐수를 효과적으로 처리하는 동시에 전기를 생산하기 위한 미생물연료전지 기술의 적용 가능성을 확인하였다.
Kim, Youngji;Seo, Kun-Ho;Kim, Binn;Chon, Jung-Whan;Bae, Dongryeoul;Yim, Jin-Hyeok;Kim, Tae-Jin;Jeong, Dongkwan;Song, Kwang-Young
Journal of Dairy Science and Biotechnology
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제39권1호
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pp.1-8
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2021
The surroundings of livestock farms, including dairy farms, are known to be a major source of development and transmission of antibiotic-resistant bacteria. To control antibioticresistant bacteria in the livestock breeding environment, farms have installed livestock wastewater treatment facilities to treat wastewater before discharging the final effluent in nearby rivers or streams. These facilities have been known to serve as hotspots for inter-bacterial antibiotic-resistance gene transfer and extensively antibiotic-resistant bacteria, owing to the accumulation of various antibiotic-resistant bacteria from the livestock breeding environment. This review discusses antibiotic usage in livestock farming, including dairy farms, livestock wastewater treatment plants as hotspots for antibiotic resistant bacteria, and nonenteric gram-negative bacteria from wastewater treatment plants, and previous findings in literature.
Biswas, Tethi;Chatterjee, Debasmita;Barman, Sinchini;Chakraborty, Amrita;Halder, Nabanita;Banerjee, Srimoyee;Chaudhuri, Shaon Ray
한국미생물·생명공학회지
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제47권4호
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pp.585-595
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2019
Analysis of bacterial communities based on their 16S rDNA sequences revealed the predominance of Proteobacteria (Aeromonas sp., Acinetobacter sp. and Thaueraamino aromatica sp.) and uncultured bacterium in activated sludge from the effluent treatment plant (ETP) of Mother Dairy, Calcutta (India). Each isolate was used for bioremediation of dairy wastewater with simultaneous conversion of nitrogenous pollutants into ammonia. A consortium developed using seven of these isolates and three Bacillus strains from different environmental origins could reduce 93% nitrate with simultaneous production of ammonia (626 ㎍/100 ml) within 20 h in non-aerated, immobilized conditions as compared to 82% nitrate reduction producing 2.4 ㎍/100 ml ammonia in 96 h with extensive aeration in a conventional ETP. The treated ammonia-rich effluent could be used instead of freshwater and fertilizer during cultivation of mung bean with 1.6-fold increase in grain yield. The ETP with the surrounding agricultural land makes this process a zero liquid discharge technology for using the biofertilizer generated. In addition, the process requires minimal energy supporting sustained environmental health. This method is thus proposed as an alternative approach for small-scale dairy ETPs.
The continuous production of citric acid from dairy wastewater was investigated using calcium-alginate immobilized Asrergillus niger ATCC 9142. The citric acid productivity and yield were strongly affected by the culture conditions. The optimal pH, temperature, and dilution rate were 3.0, 30$^{\circ}C$, and 0.025 h$\^$-1/, respectively. Under optimal culture conditions, the maximum productivity, concentration, and yield of citric acid produced by the calcium-alginate immobilized Aspergillus niger were 160 mg L$\^$-1/ h$\^$-1/, 4.5 g/L, and 70.3%, respectively, The culture was continuously perfored for 20 days without any apparent loss in citric acid productivity. Conversely, under the same conditions with a batch shake-flask culture, the maximum productivity, citric acid concentration, and yield were only 63.3 mg L$\^$-1/h$\^$-1/, 4.7 g/L and 51.4%, respectively, Therefore, the results suggest that the bioreactor used in this study could be potentially used for continuous citric acid production from dairy wastewater by applying calcium-alginate immobilized Aspergillus niger.
본 논문은 호기성 생분해도를 통하여 유가공 폐수의 기질특성을 파악하기 위하여 수행되었다. 유기물 중 빨리 분해되는 물질(Ss)은 SCODcr 기준을 84.2 %로 조사되었는데, 이는 수산물 가공폐수의 75.8~77.9 %, 돈사폐수의 58.2 % 보다 높은 것으로 조사되었다. 생물학적 분해 불가능한 용존성 유기물(SI)의 비율은 5.6~6.4 %로, 미생물 신진대사에 의해 발생 되는 inert 물질 비율(SIi)은 3.6~3.7 %로 조사되었다. 생물학적 분해 불가능한 용존성 유기물 성분의 함유 계수(YI) 0.092~0.099로, 미생물 신진대사로 생성되는 inert 물질의 생성계수(Yp)는 0.039~0.040으로 산정되었다. 유기물 성분 계수 분석결과, 유가공 폐수의 용존성 유기물 약 91.0 %가 생물학적으로 분해 가능한 물질이고, 이중 약 92.5 %가 빨리 분해되는 Ss 성분으로 조사되었다. 또한 총유기물(TCODcr) 중에 생물학적 분해 가능한 유기물의 비율은 89.3 %로 조사되었다. 생물학적 분해 불가능한 용존성 유기물(SI) 성분은 3.0 %, 생물학적 분해 불가능한 부유성 물질(XI) 성분은 7.7 %로 비교 대상 폐수보다 낮게 조사되었는데, 이는 유가공 폐수가 호기성 생분해도가 크다는 것을 의미한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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