Methane (CH4) is included in the direct greenhouse gases listed in the Kyoto protocol. The composting of anaerobic digestion (henceforth AD) material is a source of CH4. CH4 is the major contributor to overall CO2 emissions. Therefore, it is important to know the formation of this gas from different stages and substrates of the composting process. This study investigated CH4, CO2 and O2 profiles in two open-windrows in composting plants treating AD material. One composting windrow was turned one a week; whereas another was turned twice a week using a special windrow turner. To assess the gaseous formation in the composting windrows, CH4, CO2 and O2 volume concentrations were measured at different depths. Active aeration has been considered as a method to reduce CH4 generation during composting. However, our results showed that frequent turned windrow generated more CH4 than less turned windrow. The highest CH4 concentrations were found at a depth of 1 m, and were 45% and 37% for 2 times a week turned windrow and 1 time a week turned windrow respectively. Gas concentrations of CH4, O2 and CO2 in both windrows differed. Concentrations of CO2 and CH4 increased with depth, whereas concentration of O2 decreased from the surface to the lowest point. The O2 and CO2 are important factors in determining whether the windrows are anaerobic or aerobic. / Khí mê tan (CH4) là một trong những khí nhà kính được liệt kê trong nghị định thư Kyoto. Quá trình ủ phân compost từ các chất thải của hầm ủ biogas là nguồn phát sinh loại khí này. Khí mê tan đóng góp chủ yếu trong tổng lượng khí nhà kính phát thải vào khí quyển. Do đó, những hiểu biết về quá trình hình thành loại khí này trong các giai đoạn khác nhau của quá trình ủ phân compost từ chất thải hầm ủ biogas là rất quan trọng. Nghiên cứu này tìm hiểu sự phát thải khí CH4, CO2 và O2 trong 2 luống ủ ngoài trời tại các nhà máy xử lý rác thải hữu cơ bằng phương pháp kỵ khí. Luống ủ 1 được đảo trộn một lần một tuần trong khi luống ủ số 2 được đảo trộn 2 lần 1 tuần. Để đo đạc lượng khí phát thải từ các luống ủ phân compost, nồng độ các khí CH4, CO2 và O2 được đo ở các độ sâu khác nhau. Việc cung cấp khí oxy được coi như là một biện pháp để làm giảm sự hình thành khí mê tan. Tuy nhiên, kết quả đo đạc của chúng tôi chứng minh rằng việc đảo trộn thường xuyên phát thải nhiều khí mê tan hơn ít đảo trộn. Nồng độ khí mê tan cao nhất 45% và 37% đo được ở khoảng cách 1m từ bề mặt đối với luống ủ đảo trộn hai lần và một lần. Nồng độ các khí CH4, CO2 và O2 khác nhau ở hai luống trong thí nghiệm. Nồng độ khí CH4 và CO2 tăng theo độ sâu, trong khi O2 giảm theo độ sâu. Nồng độ khí CO2 và O2 đóng vai trò quyết định luống ủ được cung cấp đủ oxy cho quá trình phân hủy hiếu khí hay không.

Methane (CH4) is included in the direct greenhouse gases listed in the Kyoto protocol. The composting of anaerobic digestion (henceforth AD) material is a source of CH4. CH4 is the major contributor to overall CO2 emissions. Therefore, it is important to know the formation of this gas from different stages and substrates of the composting process. This study investigated CH4, CO2 and O2 profiles in two open-windrows in composting plants treating AD material. One composting windrow was turned one a week; whereas another was turned twice a week using a special windrow turner. To assess the gaseous formation in the composting windrows, CH4, CO2 and O2 volume concentrations were measured at different depths. Active aeration has been considered as a method to reduce CH4 generation during composting. However, our results showed that frequent turned windrow generated more CH4 than less turned windrow. The highest CH4 concentrations were found at a depth of 1 m, and were 45% and 37% for 2 times a week turned windrow and 1 time a week turned windrow respectively. Gas concentrations of CH4, O2 and CO2 in both windrows differed. Concentrations of CO2 and CH4 increased with depth, whereas concentration of O2 decreased from the surface to the lowest point. The O2 and CO2 are important factors in determining whether the windrows are anaerobic or aerobic. / Khí mê tan (CH4) là một trong những khí nhà kính được liệt kê trong nghị định thư Kyoto. Quá trình ủ phân compost từ các chất thải của hầm ủ biogas là nguồn phát sinh loại khí này. Khí mê tan đóng góp chủ yếu trong tổng lượng khí nhà kính phát thải vào khí quyển. Do đó, những hiểu biết về quá trình hình thành loại khí này trong các giai đoạn khác nhau của quá trình ủ phân compost từ chất thải hầm ủ biogas là rất quan trọng. Nghiên cứu này tìm hiểu sự phát thải khí CH4, CO2 và O2 trong 2 luống ủ ngoài trời tại các nhà máy xử lý rác thải hữu cơ bằng phương pháp kỵ khí. Luống ủ 1 được đảo trộn một lần một tuần trong khi luống ủ số 2 được đảo trộn 2 lần 1 tuần. Để đo đạc lượng khí phát thải từ các luống ủ phân compost, nồng độ các khí CH4, CO2 và O2 được đo ở các độ sâu khác nhau. Việc cung cấp khí oxy được coi như là một biện pháp để làm giảm sự hình thành khí mê tan. Tuy nhiên, kết quả đo đạc của chúng tôi chứng minh rằng việc đảo trộn thường xuyên phát thải nhiều khí mê tan hơn ít đảo trộn. Nồng độ khí mê tan cao nhất 45% và 37% đo được ở khoảng cách 1m từ bề mặt đối với luống ủ đảo trộn hai lần và một lần. Nồng độ các khí CH4, CO2 và O2 khác nhau ở hai luống trong thí nghiệm. Nồng độ khí CH4 và CO2 tăng theo độ sâu, trong khi O2 giảm theo độ sâu. Nồng độ khí CO2 và O2 đóng vai trò quyết định luống ủ được cung cấp đủ oxy cho quá trình phân hủy hiếu khí hay không.

Methane (CH4) source of Greenhouse Gases should be considered; CH4 is formed by composting under anaerobic conditions. Using microbial Methane oxidation is a solution with low cost and effective. In this study, 27 bio-filters and 18 laboratory-scale bioreactors were used to investigate the potential for CH4 removal in biogas. The CH4, Dinitrogen monoxide (N2O) and Carbon dioxide (CO2) concentrations at the inlet and outlet of the air purifier were measured by gas chromatography. The results showed that the CH4 concentration decreased in experiments while the CO2 and N2O content increased in all experiments. An experiment was conducted with 1 kg of biofilter material with the input of 800 ppm CH4 contained in a 5-liter flask for 49 hours containing. The results also showed that the CH4 concentration decreased by 71% after 20 hours and N2O was formed in the reactor. / Mê-tan (CH4) là nguồn khí gây nên hiệu ứng nhà kính cần được quan tâm, khí CH4 được sinh ra trong quá trình ủ vi sinh trong điều kiện kị khí. Một giải pháp với chi phí thấp là sử dụng vi sinh vật oxy hóa khí CH4 cố định trên giá thể là vật liệu sử dụng trong thiết bị lọc sinh học. Trong nghiên cứu này, 27 thiết bị lọc sinh học trên thực tế và 19 bình lọc tại phòng thí nghiệm đã được sử dụng nhằm mục đích khảo sát khả năng loại bỏ CH4 có trong khí sinh học. Nồng độ khí CH4, N2O và CO2 ở đầu vào và đầu ra bể lọc khí được đo đạc bằng phương pháp sắc ký khí. Kết quả cho thấy nồng độ khí CH4 giảm sau khi qua hệ thống lọc sinh học ở một số bình, trong khi nồng độ khí CO2 và N2O lại tăng lên ở tất cả các bình. Khi khảo sát khả năng oxi hóa CH4 ở nồng độ 800 ppm của 1kg vật liệu thiết bị lọc sinh học chứa trong bình phản ứng thể tích 5L với thời gian 49 giờ. Kết quả cho thấy nồng nồng độ CH4 giảm 71% sau 20 giờ. Tuy nhiên, N2O đã được ghi nhận có hình thành trong bình phản ứng đó.

Waste minimisation is implemented worldwide and has become an urgent priority in South Africa as evidenced in the promulgated National Environmental Management Waste Act (2008). The most common waste disposal method in South Africa is by landfill, which is unacceptable. Local municipalities have made little progress towards waste minimisation. The aim of this study was to present a solution to waste minimisation for the City of Tshwane Metropolitan Municipality (CTMM) by determining the feasibility of establishing composting facilities on landfill sites. One third of all municipal waste consists of green waste, which is compostable and can be converted on landfill sites. Nine municipal landfill sites were screened. The four most feasible sites were evaluated further by applying identified parameters that address physical, social and operational requirements. It is a possible to establish composting facilities on all four sites investigated, with Hatherley ranking as the most suited. The findings of this study clearly provided the basic parameters and requirements for constructing a composting facility and practical procedures applicable within a South African context. The evaluation method used can be applied as a model to evaluate similar studies in other municipalities to aid them in the decision-making process for waste minimisation. / Environmental Management / M.A. (Environmental Management)

Waste minimisation is implemented worldwide and has become an urgent priority in South Africa as evidenced in the promulgated National Environmental Management Waste Act (2008). The most common waste disposal method in South Africa is by landfill, which is unacceptable. Local municipalities have made little progress towards waste minimisation. The aim of this study was to present a solution to waste minimisation for the City of Tshwane Metropolitan Municipality (CTMM) by determining the feasibility of establishing composting facilities on landfill sites. One third of all municipal waste consists of green waste, which is compostable and can be converted on landfill sites. Nine municipal landfill sites were screened. The four most feasible sites were evaluated further by applying identified parameters that address physical, social and operational requirements. It is a possible to establish composting facilities on all four sites investigated, with Hatherley ranking as the most suited. The findings of this study clearly provided the basic parameters and requirements for constructing a composting facility and practical procedures applicable within a South African context. The evaluation method used can be applied as a model to evaluate similar studies in other municipalities to aid them in the decision-making process for waste minimisation. / Environmental Management / M.A. (Environmental Management)