This study was carried out to investigate the effect of organic content level on ultimate methane potential and anaerobic biodegradability of substrate by biochemical methane potential assay. Three organic matters (whole sludge and liquid and solid fraction of sludge) of the same origin, which had different organic contents, were fermented at the batch anaerobic reactor for 70 days. Ultimate methane potential and anaerobic biodegradability were determined by the terms of volatile solid (VS) and chemical oxygen demand (COD). Volatile solid contents of whole sludge and solid and liquid fraction of sludge were 2.4, 18.8, and 0.2% and COD were 5.3, 30.4, and 0.5%, respectively. Ultimate methane potentials ($B_u$-COD) and anaerobic biodegradability ($D_{VS}$) determined by VS content were $0.5Nm^3kg^{-1}-VS_{added}$, 76.3% for whole sludge, $0.5Nm^3kg^{-1}-VS_{added}$, 76.3% for the liquid fraction of sludge, and $0.6Nm^3kg^{-1}-VS_{added}$, 77.0% for the solid fraction of sludge. Ultimate methane potentials ($B_u$-COD) and anaerobic biodegradability ($D_{COD}$) determined by COD were $0.2Nm^3kg^{-1}-COD_{added}$, 73.4% for whole sludge, $0.2Nm^3kg^{-1}-VS_{added}$, 74.0% for the liquid fraction of sludge, and $0.33Nm^3kg^{-1}-COD_{added}$, 99.1% for the solid fraction of sludge. In conclusion, ultimate methane potential and anaerobic biodegradability given by the VS term showed more reasonable results because COD might be underestimated by the interference of $NH_4{^+}$ in the case of highly concentrated organic material.
Anaerobic biodegradability (AB), which can be determined with the ultimate methane yield by the decomposition of organic materials, is one of the important parameters for the design and the operation of anaerobic digestion plant. In this study, Biochemical methane potential (BMP) test has been carried out to evaluate the methane yields of animal manures such as pig and cattle slurries, and different forage crops cultivated at the reclaimed tideland such as maize, sorghum, barley, rye, Italian ryegrass (IRG), rape, rush, and waste sludge produced from slaughterhouse wastewater treatment plant (SSWTP). In the ultimate methane yield and biodegradability of animal manure, those of pig slurry were 345 $mlCH_4/gVS_{fed}$ and 44.7% higher than 247 $mlCH_4/gVS_{fed}$ and 46.4% of cattle slurry (Cat. 2). The ultimate methane yield and biodegradability of spike-crop rye (Rye 1) were 442.36 $mlCH_4/gVS_{fed}$ and 86.5% the highest among different forage crops, those of the other forage crops ranged from 306.6 to 379 $mlCH_4/gVS_{fed}$ of methane yield with the AB having the range of about 60 to 77%. Therefore the forage crops could be used as a good substrate to increase the methane production and to improve the biodegradability in anaerobic co-digestion together with animal manure.
Anaerobic biodegradability(AB), which can be determined with the ultimate methane yield by the decomposition of organic materials, is one of the important parameters for the design and the operation of anaerobic digestion plant. In this study, Biochemical Methane Potential(BMP) test has been carried out to evaluate the methane yield of agro-industrial biomasses such as cattle manure, Italian ryegrass(IRG), Oats, Rye and Barley as the forage crops, Rush, the sludges produced from milling and slaughterhouse wastewater treatment plant(SMWTP, SSWTP). In the condition of thermophilic anaerobic digestion, the ultimate methane yield and anaerobic biodegradability of forage crops ranged from 0.367 to $0.452LCH_4$/gVS of methane yield with AB having the range of about 77.0 to 87.3%. On the other hand, that of other substrate showed low figures compared with the forage crops because of low VS content and C/N ratio. Therefore, the forage crops could be used as a good substrate to produce much more the methane in anaerobic digestion.
Recently interest on production of biogas from biomass resources has increased because of climate change in worldwide. In this study, anaerobic digestion efficiency of 17 different types of agricultural waste was evaluated using biochemical methane production potential estimated from the International biochemical methane potential standard method (Germany VDI4630). As a result, theoretical biochemical methane potential ($B_{th}$) of agricultural waste biomass ranged from 0.266 to $0.488Nm^3kg^{-1}$-Volatile Solid $(VS)_{added}$. Ultimate biochemical methane potential ($B_u$) of agricultural waste biomass ranged between 0.176 and $0.417Nm^3kg^{-1}-VS_{added}$. The agricultural waste biomass anaerobic biodegradability with $B_u/B_{th}$ and VDI4630 determined by VS contents was 36.0~95.9% and 30.8~91.1%, respectively. Ultimate methane potential and anaerobic biodegradability given by the VS term showed more reasonable results.
This study was carried out to examine the effect of gamma irradiation on the physico-chemical characteristics and ultimate anaerobic biodegradability of sewage sludge. The results found that the solubilization rates of SCOD in wasted activated sludge(WAS) and thickened sludge(T-S) with gamma irradiation of 3kGy were 8 times and 7 times greater than these of the raw WAS and T-S without the irradiation, respectively; each soluble concentration protein were 4 times and 3 times greater than these of the raw WAS and T-S; each soluble carbohydrate concentration was 8 times and 6 times greater than these of the raw WAS and T-S. The ultimate anaerobic biodegradabilities of WAS and T-S with gamma irradiation were 51 % and 50%, which corresponds to each 8% and 10% greater than these of the raw sludges. Approximately 83% and 81% of the each biodegradable substrates in the irradiated WAS and the T-S were degraded within 11 days with the first order decay rate coefficients, $k_1$ that ranged $0.143{\sim}0.164day^{-1}$ for WAS and $0.134{\sim}0.152day^{-1}$ for T-S. Based on the results, it can be concluded that when irradiated with gamma the solubilization of sewage sludge greatly increases resulting in substrates suitable for the subsequent biological treatment processes.
Biodegradability test for various synthetic lubricant oil bases derived from biodiesel was carried out. The biodegradability was estimated under aerobic aqueous condition, according to the method by OECD 301 B, which is based on CO$_2$ evolution test. The ultimate biodegradability of pentaerythritol methyl esters were estimated as 61.1∼80.3%, at 28 day with which the test compounds were indicated as ultimately biodegradable. Among the tested samples, biodiesel showed the highest biodegradability (83.5%). The validation with several criteria, regarding relative errors of test results, toxicity control and procedure control, was performed through the biodegradability test. The test procedure was validated for all the tested lubricant oil bases and biodiesel, except for petroleum diesel.
Anaerobic biodegradability(AB), which can be determined with the ultimate methane yield by the decomposition of organic materials, is one of the important parameters for the design and the operation of anaerobic digestion plant. In this study, Biochemical Methane Potential(BMP) test has been carried out to evaluate the methane yield of animal manures, such as pig and cattle slurries, and different forage crops cultivated at the reclaimed tideland, such as maize, sorghum, barley, rye, Italian ryegrass(IRG), rape, rush and sludge produced from slaughterhouse wastewater treatment plant(SWTP). In the ultimate methane yield of animal manure, that of pig slurry(no used a EM) was 407 $mlCH_4/gVS_{fed}$ higher than 242 $mlCH_4/gVS_{fed}$ of cattle slurry. The ultimate methane yield of spike-crop rye was 442.36 $mlCH_4/gVS_{fed}$ the highest among different forage crops, the other showed the value above a methane yield of 300 $mlCH_4/gVS_{fed}$. The forage crop could be used as a good substrate to improve the methane production in anaerobic co-digestion together with animal manure.
Anaerobic digestion(AD) is the most promising method for treating and recycling of different organic wastes, such as organic fraction of municipal solid waste, household wastes, animal manure, agro-industrial wastes, industrial organic wastes and sewage sludge. During AD, i.e. organic materials are decomposed by anaerobic forming bacteria and fina1ly converted to excellent fertilizer and biogas which is a mixture of carbon dioxide and methane. AD has been one of the leading technologies that can make a large contribution to produce renewable energy and to reduce $CO_2$ and other green-house gas(GHG) emission, it is becoming a key method for both waste treatment and recovery of a renewable fuel and other valuable co-products. Currently some 80% of the world's overall energy supply of about 400 EJ per year in derived from fossil fuels. Nevertheless roughly 10~15% of this demand is covered by biomass resources, making biomass by far the most important renewable energy source used to date. The representative biofuels produced from the biomass are bioethanol, biodiesel and biogas, and currently biogas plays a smaller than other biofuels but steadily growing role. Traditionally anaerobic digestion applied for different biowaste e.g. sewage sludge, manure, other organic wastes treatment and stabilization, biogas has become a well established energy resource. However, the biowaste are fairly limited in respect to the production and utilization as renewable source, but the plant biomass, the so called "energy crops" are used for more biogas production in EU countries and the investigation on the biomethane potential of different crops and plant materials have been carried out. In Korea, with steadily increasing oil prices and improved environmental regulations, since 2005 anaerobic digestion was again stimulated, especially on the biogasification of different biowastes and agro-industrial biomass including "energy crops". This study have been carried out to investigate anaerobic biodegradability by the biochemical methane potential(BMP) test of animal manures, different forage crops i.e. "energy crops", plant and industrial organic wastes in the condition of thermophilic temperature, The biodegradability of animal manure were 63.2% and 58.2% with $315m^3CH_4/tonVS$ of cattle slurry and $370m^3CH_4/tonVS$ of pig slurry in ultimate methane yields. Those of winter forage crops were the range 75% to 87% with ultimate methane yield of $378m^3CH_4/tonVS$ to $450m^3CH_4/tonVS$ and those of summer forage crops were the range 81% to 85% with ultimate methane yield of $392m^3CH_4/tonVS$ to $415m^3CH_4/tonVS$. The forge crops as "energy crops" could be used as good renewable energy source to increase methane production and to improve biodegradability in co-digestion with animal manure or only energy crop digestion.
The biodegradation experiment, the TOD analysis and the element analysis for dispersant, Bunker-A oil and Bunker-B oil were conducted to study the biodegradation characteristics of a mixture of Bunker-A oil with dispersant and a mixture of Bunker-B oil with dispersant in the seawater. The results of biodegradation experiment showed 1mg of dispersant to be equivalent to 0.26 mg of $BOD_5$ and to 0.60 mg of $BOD_{20}$ in the natural seawater. The results of TOD analysis showed each 1 mg of dispersant, Bunker-A oil and Bunker-B oil to be equivalent to 2.37 mg, 2.94 mg and 2.74 mg of TOD, respectively. The results of element analysis showed carbon, hydrogen, nitrogen and phosphorus contents of dispersant to be $82.1\%,\;13.8\%,\;1.8\%\;and\;2.2\%$, respectively. Carbon and hydrogen contents of Bunker-A oil were found to be $73.3\%\;and\;13.5\%$, respectively, and carbon, hydrogen and nitrogen contents of Bunker-B oil to be $80.4\%,\;12.3\%\;and\;0.7\%$, respectively. Accordingly, the detection of nitrogen and phosphorus in dispersant shows that dispersants should be used with caution in coastal waters, with relation to eutrophication. The biodegradability of dispersant expressed as the ratio of $BOD_5/TOD$ was found to be $11.0\%$. As the mix ratios of dispersant to Bunker-A oil (3 mg/l) and a mixture of Bunker-B oil (3mg/l) were changed from 1 : 10 to 5 : 10, the biodegradabilities of a mixture of Bunker-A oil with dispersant and Bunker-B oil with dispersant increased from $2.1\%\;to\;7.2\%$ and from $1.0\%\;to\;4.4\%$, respectively. Accordingly, the dispersant belongs to the organic matter group of middle-biodegradability while mixtures in the mix ratio range of $1:10\~5:10$ belong to the organic matter group of low-biodegradability. The deoxygenation rate constant $(K_1)$ and ultimate biochemical oxygen demand $(L_0)$ obtained from the biodegradation experiment and Thomas slope method were found to be 0.125/day and 2.487 mg/l for dispersant (4 mg/l), respectively. $K_1\;and\;L_0$, were found to be $0.079\~0.131/day$ and $0.318\~2.052\;mg/l$ for a mixture of Bunker-A oil with dispersant and to be $0.106\~0.371/day$ and $0.262\~1.106\;mg/l$ for a mixture of Bunker-B oil with dispersant, respectively, having $1:10\~5:10$ mix ratios of dispersant to Bunker-A oil and Bunker-B oil. The ultimate biochemical oxygen demands of the mixtures increased as the mix ratio of dispersant to Bunker-A, B oils changed from 1 : 10 to 5 : 10. This suggests that the more dispersants are applied to the sea for the cleanup of Bunker-A oil or Bunker-B oil, the more decreases the dissolved oxygen level in the seawater.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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