Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model...

44
Anaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh, NC 276957908 September 2013

Transcript of Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model...

Page 1: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

 

 

 

 

Anaerobic Digestion Process Model Documentation 

 

 

 

James W. Levis and Morton A. Barlaz 

North Carolina State University 

Raleigh, NC 27695‐7908 

 

 

 

September 2013 

   

Page 2: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

2  

ContentsList of Acronyms ............................................................................................................................................ 4 

1  Introduction .......................................................................................................................................... 5 

2  Introduction to SWOLF ......................................................................................................................... 6 

3  Introduction to Anaerobic Digestion .................................................................................................... 7 

4  Material Flows ....................................................................................................................................... 8 

5  Environmental Emissions .................................................................................................................... 11 

5.1  Pretreatment and Material Handling .......................................................................................... 11 

5.2  Biogas Production and Processing .............................................................................................. 11 

5.3  Leachate Management ............................................................................................................... 14 

5.4  Aerobic Curing ............................................................................................................................. 16 

5.5  Land Application ......................................................................................................................... 16 

6  Costs .................................................................................................................................................... 18 

6.1  Capital Costs ................................................................................................................................ 18 

6.2  Operating Costs ........................................................................................................................... 19 

7  Default Life‐Cycle Inventory Results ................................................................................................... 21 

References .................................................................................................................................................. 41 

 

ListofFiguresFigure 1. Inputs and outputs for a generic waste treatment process model. Input masses and all outputs are specified per unit mass of each waste component. Model parameters are used to characterize the transformation of the incoming waste mass as well as the resulting emissions, fuel use, and costs. 1 Mg = 1 metric ton. .................................................................................................. 6 

Figure 2. Generalized modeling framework showing how energy system modeling is connected to LCA models for a SWM system, and how the outputs of these models are then used as inputs into an optimizable LCA framework to systematically analyze future SWM. ........................................... 7 

Figure 3. Mass flow diagram for AD process. Values are approximate for the default model values and are in kilograms. ............................................................................................................................... 10 

 

 

Page 3: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

3  

ListofTables

Table 1. Waste components considered in SWOLF and derived composition of inlet stream to anaerobic digestion. .................................................................................................................................. 9 

Table 2. Material properties used in the LCA model. ................................................................................. 12 

Table 3. Food waste methane yield values. ................................................................................................ 13 

Table 4. Emission factors for flaring and energy generation (kg/m3 CH4).a ................................................ 14 

Table 5. The allocation property and concentration for each emission type in the liquid digestate. The Allocation Property is the material property used to allocate each emission type to each waste material as explained in the text (Eq. 1 and 2). ............................................................................ 14 

Table 6. Wastewater treatment plant removal efficiencies for each emission type.................................. 15 

Table 7. Land application diesel fuel use inputs. ........................................................................................ 17 

Table 8. Land application diesel fuel use inputs. ........................................................................................ 17 

Table 9. Agricultural Nutrient Demands and Compost Requirements. ...................................................... 18 

Table 10. Default data values used to determine capital costs of AD. ....................................................... 19 

Table 11. Inputs values related to personnel costs. ................................................................................... 20 

Table 12. Input values related to curing equipment costs. ........................................................................ 20 

Table 13. Material flows associated with each component during AD (kg/Mg). ....................................... 22 

Table 14. Electricity use and generation for each material (kWh/incoming Mg). ...................................... 23 

Table 15. Diesel use for each material (L/incoming Mg). ........................................................................... 23 

Table 16. Biogas generation from each material (m3/incoming wet Mg). ................................................. 24 

Table 17. Biogas engine combustion emissions (kg/incoming Mg). ........................................................... 25 

Table 18. Biogas flare combustion emissions (kg/incoming Mg). .............................................................. 26 

Table 19. Leaked biogas emissions (kg/incoming Mg). ............................................................................... 27 

Table 20. Emissions from WWTP (kg/incoming Mg)................................................................................... 28 

Table 21. Emissions from aerobic curing (kg/incoming Mg). ...................................................................... 29 

Table 22. Emissions after land application of compost (kg/incoming Mg). ................................................ 30 

Table 23. Airborne offset emissions associated with avoided peat use (kg/Mg incoming). ...................... 31 

Table 24. Waterborne offset emissions associated with avoided peat use (kg/Mg incoming). ................. 33 

Table 25. Airborne offset emissions associated with avoided fertilizer use (kg/Mg incoming). ................ 35 

Table 26. Waterborne offset emissions associated with avoided fertilizer use (kg/Mg incoming). .......... 37 

Table 27. Capital costs associated with AD ($/Mgpy) ................................................................................. 39 

Table 28. Operating costs from AD.  (kg/Mg incoming). ............................................................................ 39 

Page 4: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

4  

ListofAcronyms

AD    Anaerobic digestion 

AF    Allocation factor 

AP    Allocation property 

BOD    Biochemical oxygen demand 

COD    Chemical oxygen demand 

EF    Emission factor 

GHG    Greenhouse gas 

HDPE    High‐density polyethylene 

LCA    Life cycle assessment 

LCI    Life cycle inventory 

MSW    Municipal solid waste 

OFMSW  Organic fraction of municipal solid waste 

PET    Polyethylene terephthalate 

SWM    Solid waste management 

SWOLF    Solid Waste Optimization Life‐cycle Framework 

TSS    Total suspended solids   

Page 5: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

5  

1 Introduction

Proper management of solid waste is essential to minimize risks to human health and the environment. 

Solid waste contains significant quantities of recoverable materials and can be used for energy recovery, 

making solid waste management (SWM) a highly visible and potentially high‐impact target for enhancing 

environmental sustainability. Greenhouse gas (GHG) mitigation policies that affect the U.S. energy mix 

as well as the cost of energy and emissions could significantly alter the cost and strategic direction of 

SWM. As such, SWM systems must proactively adapt to changing waste composition, policy 

requirements, and an evolving energy system to cost‐effectively and sustainably manage solid waste.  

An integrated analysis of the solid waste system requires an understanding of the environmental 

performance of each process used to collect, separate, treat and ultimately dispose of municipal solid 

waste (MSW).  The foundation of such an analysis is a process model in which the cost, energy 

consumption, and environmental emissions associated with a solid waste process are calculated as a 

function of a number of model parameters that can be specified by the model user.  A generic process 

model is represented in Figure 1.  Ultimately, a series of process models is linked together to build a life 

cycle assessment (LCA) model for an entire solid waste system, by combining unit processes from waste 

collection through treatment, final disposal and beneficial recovery of material.   

The functional unit for each process model is 1 Mg (Mg = metric ton) of mixed waste arriving at the gate. 

For each process model, default model parameters are provided, but can also be changed by the user. 

Each process model calculates the masses of output waste materials, emissions, and fuel use, as well as 

electricity use, capital costs, and operating costs based on the incoming waste composition and model 

parameter values. Emission factors have been developed for the emissions associated with equipment 

fuel use, transportation, chemical and biological transformations, and electricity use in each process. 

Life cycle impact factors can then be used with the life‐cycle inventory (LCI) results to calculate 

environmental impacts from the emissions (e.g., global warming potential, acidification potential, or 

human toxicity).  

This document is one of a series that describes the approach used to model each process in the solid 

waste system.  This document describes the data and modeling approach used to model anaerobic 

digestion (AD).   

Page 6: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

6  

 

Figure 1. Inputs and outputs for a generic waste treatment process model. Input masses and all outputs are specified per unit mass of each waste component. Model parameters are used to characterize the transformation of the incoming waste mass as well as the resulting emissions, fuel use, and costs. 1 Mg 

= 1 metric ton. 

2 IntroductiontoSWOLF

The Solid Waste Optimization Life‐cycle Framework (SWOLF) was developed to perform analysis of SWM 

as an integrated system. Given the complexity and heterogeneity of SWM systems, rigorous analysis of 

system response under changing policies requires a modeling framework that links detailed process‐

level LCA models into an integrated SWM system and to the larger energy system. LCA is a framework 

for estimating the environmental impacts associated with products, processes, or systems. SWM LCA 

models estimate the environmental impacts of waste management processes and systems, and can 

facilitate “what‐if” scenario analyses to quantify the environmental effects of incremental changes to 

the integrated system. While these models are an essential foundation for systematic integrated 

analysis of SWM systems, an integrated LCA‐based optimization framework is required to systematically 

generate and analyze potential SWM strategies. Real‐world SWM strategies must adapt to population 

Generic Process Model

Physically Separated Materials (e.g.,

recyclables, residuals) (Mgout/Mgin)

Direct Emissions (kg/Mgin)

Equipment Fuel Use (L/Mgin)

Electricity Use (kWh/Mgin)

Capital Cost ($/Mgin yr-1)

Operating Cost ($/ Mgin)

Incoming Waste Materials (Mgin)

Model Parameters

Biologically/Chemically Transformed Materials

(e.g., ash, compost) (Mgout/Mgin)

Stored Mass (Mgstored/Mgin)

Transportation Use (kg-km/Mgin)

Page 7: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

7  

and policy changes as well as to changes to waste generation and composition, which necessitates the 

use of a stage‐wise optimization framework. 

A stage‐wise life‐cycle optimization framework should also be capable of considering changes to energy 

infrastructure in response to evolving environmental policy and technological innovation that may affect 

the performance of SWM. Since SWM infrastructure is often in operation for decades, it is essential that 

integrated SWM models provide useful insights into how such changes may affect SWM. The 

generalized modeling framework for this research is shown in Figure 2. 

As shown in Figure 2, the foundation of this research is bottom‐up LCA models of SWM processes. The 

purpose of this document is to describe the data and modeling approach used in the AD process model 

to calculate life‐cycle costs and environmental emissions. SWOLF considers 40 waste materials that are 

shown in Table 1. Each process model used in SWOLF reports costs and emissions coefficients for each 

waste material. Allocating the costs and emissions to individual waste materials allows SWOLF to 

optimize technology choices and mass flows of materials through the system.   

 Figure 2. Generalized modeling framework showing how energy system modeling is connected to LCA 

models for a SWM system, and how the outputs of these models are then used as inputs into an optimizable LCA framework to systematically analyze future SWM. 

3 IntroductiontoAnaerobicDigestion

An AD facility generates biogas via the anaerobic biodegradation of organic materials. AD facilities can 

accept various waste materials that comprise the organic fraction of municipal solid waste (OFMSW) 

usually through separate collection of these materials. Food and yard wastes are the most common 

materials, but various types of paper can also be accepted. The inclusion of yard wastes is usually 

Page 8: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

8  

dependent on the history of separate yard waste collection and composting in the area considering AD. 

In an AD facility, degradable materials are digested in a reactor in the absence of oxygen to produce 

biogas that is between 50 and 70% CH4 (with the remainder mainly CO2). The biogas may either be 

burned on‐site for electricity generation, or upgraded to vehicle fuel or pipeline quality natural gas. The 

facility represented in this model produces electricity on site from the resulting biogas. The generated 

electricity is used to power the AD facility, and excess energy is sold to the regional electrical grid. Most 

of the default data is for a continuous single‐stage, wet, mesophilic digester. This is a typical 

configuration for organic waste management, but various combinations of dry, two‐stage, and 

thermophilic digesters are also used and can be modeled by changing input parameters.  

4 MaterialFlows

The AD process model calculates emissions and costs for each of the waste components listed in Table 

1, so the model can consider any potential incoming waste composition, but an assumed composition is 

used to allocate costs and emissions to the individual materials. The AD facility has an assumed 

composition based on the U.S. EPA municipal solid waste (MSW) generation estimates and estimates of 

collection efficiencies for source‐separated organic wastes (U.S. EPA, 2013). Table 1 shows waste 

composition as generated, the fraction of each waste component that is sent to AD, and the resulting 

assumed composition for each of the waste materials. The majority of the incoming material is food and 

yard wastes with smaller amounts of paper, and some residual inorganics that are contaminants. The 

fraction of each waste component sent to AD can be adjusted by the user to reflect an overall level of 

system contaminants. 

Figure 3 shows the mass flow through the AD facility based on the assumed composition and default 

parameters. The first processing step is screening and sorting with the purpose of removing non‐

degradable materials. The materials that are screened out are directed to a landfill or waste‐to‐energy 

(WTE) combustion facility. The materials that pass through sorting are then then mixed with water to 

achieve the reactor moisture content (92% by default). Materials degrade in the reactor to produce 

biogas, and the resulting digestate is sent to dewatering. Some of the water produced during 

dewatering is recycled and sent back to the mixer. The proportion of the water that can be recovered 

depends on the concentration of salts and the final use of the digestate. The example mass flow diagram 

limits the recovered water to 80% of the water added in the mixer. By default, the solids from 

dewatering are aerobically cured in large windrows, but the user can choose to bypass curing and 

directly apply the anaerobic digestate. The decision to cure the digestate will vary based on the location 

of the facility (e.g., local odor concerns, proximity to horticulture) and the availability of markets for the 

final product. During curing, wood chips and screen rejects are used as bulking agents to provide 

structure and facilitate air flow through the pile. Aerobic curing produces off gases and compost. The off 

gases are primarily water vapor and CO2, but trace amounts of CH4, NH3, N2O, and VOCs are also 

present. After curing, the compost is screened and sold for use in horticulture, with screen rejects 

recycled to make new windrows.  

Page 9: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

9  

Table 1. Waste components considered in SWOLF and derived composition of inlet stream to anaerobic digestion. 

  Percent Generated 

Percent Collected 

Percent Incoming to AD Facility 

Yard Trimmings, Leaves  6.7 90  15.9 Yard Trimmings, Grass  5.0 90  12.0 Yard Trimmings, Branches  4.9 90  11.7 Food Waste ‐ Vegetable  13.9 90  33.0 Food Waste ‐ Non‐Vegetable  3.5 90  8.2 Wood  5.0 5  0.7 Textiles  4.4 5  0.6 Rubber/Leather  0.5 5  0.1 Newsprint  4.9 5  0.7 Corr. Cardboard  14.5 5  1.9 Office Paper  2.6 5  0.4 Magazines   0.8 5  0.1 3rd Class Mail  2.2 5  0.3 Folding Cartons  2.7 5  0.4 Bags and Sacks  0.5 20  0.3 Paper ‐ Non‐recyclable  7.3 20  3.9 HDPE ‐ Translucent Containers  0.4 20  0.2 HDPE ‐ Pigmented Containers  0.7 20  0.4 PET – Containers  1.3 20  0.7 Plastic Film  2.0 20  1.0 Plastic ‐ Non‐Recyclable   5.6 20  3.0 Ferrous Cans  1.2 5  0.2 Ferrous Metal ‐ Other  0.2 5  0.0 Aluminum Cans  0.7 5  0.1 Aluminum – Foil  0.2 20  0.1 Al ‐ Non‐recyclable   0.1 5  0.0 Glass  4.7 20  2.5 Misc. Inorganic  3.6 20 1.9 

Totals

Yard waste  16.6 40 Food waste  17.3 41 Paper/fiber  35.5 8 Other  30.6 11 

Page 10: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

10  

 

Figure 3. Mass flow diagram for AD process. Values are approximate for the default model values and are in kilograms. 

Page 11: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

11  

5 EnvironmentalEmissions

The major sources of environmental emissions from the AD facility are electricity and diesel use, biogas 

combustion, and emissions during curing and after land application. Environmental offsets are 

generated from avoided electricity production as well as from avoided fertilizer and/or peat production 

with the associated carbon storage. 

5.1 PretreatmentandMaterialHandling

The model uses a single value for the electric house load associated with pre‐screening, mixing, 

operating the reactor, and dewatering. The default value of 58 kWh/incoming Mg was developed by 

Sanscartier et al. (2011) and is based on the wet, single‐stage, mesophilic Dufferin facility in Toronto.  

The default pretreatment diesel use value of 0.3 L/Mg was developed from the same data and includes 

rolling stock and material handling from the tipping floor through delivery to the curing tipping floor. 

5.2 BiogasProductionandProcessing

Each material in the reactor will produce different amounts of methane based on its ultimate methane 

yield and decay rate. Table 2 shows the moisture content, VS content, and methane yield for each waste 

component.  

   

Page 12: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

12  

Table 2. Material properties used in the LCA model. 

 Moisture Contenta

(%ww) VS Contenta         

(%TS) Degradable C Content (%TS) 

Methane Yieldb 

(m3/dry Mg) 

Leaves  38.2c 90.2c 48.6  30.6Grass  82c 86.4c 57.8  136Branches  15.9 96.6 48.1  62.6Food Waste‐Veg.  77 96.4 47.7  361d

Food Waste‐Non‐Veg.  57 94.2 56.5  361d

Woode  16 90.6 51.3  11.6Textiles  6 96.6 39.1  46.4Rubber/Leatherf  7 89.3 0  0Newsprint  13 92.7 44.6  74.3Corr. Cardboard  17 89.0 40.7  152.3Office Paper  9 87.8 37.3  217.3Magazines   6 76.7 34.0  84.43rd Class Mail  9 75.1 34.4  84.4Folding Cartons  22 88.8 40.9  152.3Bags and Sacks  22 88.8 40.9  152.3Paper‐Non‐recyclable  25 91.5 43.0  132.1HDPE‐Translucent Cont.g  10 93.8 0  0HDPE‐Pigmented Cont.g  10 93.8 0  0PET‐Containersg  10 93.8 0  0Plastic Filmh  14 95.8 0  0Plastic‐Non‐Recyclable   7 94.9 0  0Ferrous Cansi  13 0 0  0Ferrous Metal‐Otheri  13 0 0  0Aluminum Cans  8 0 0  0Aluminum‐Foil  19 21.8 15  0Al‐Non‐recyclable   19 0 0  0Glass  5 0 0  0Glass‐Green  3 0 0  0Glass‐Clear  12 0 0  0Misc. Inorganicj  37 3.6 0  0a. Moisture, VS, and C content adapted from Riber and Christensen (2009) except as noted in note e. b. Methane yield provided by Staley and Barlaz, except wood. c. Moisture content from NRAES (1998) VS and C content from “yard waste, flowers” category in Riber and Christensen (2009).    

d. Food waste methane yield developed from 12 studies shown in Table 3.  e. Methane yield from Wang et al. (2009) f. Rubber/Leather values based on 10% rubber and 90% leather weighted average for moisture, VS, and C content. 

g. Used plastic bottle values in Riber and Christensen (2009) for HDPE moisture, VS and C content. h. Used soft plastic values in Riber and Christensen (2009) for plastic film moisture, VS and C content. i. Used food Cans values (tinplate/steel) in Riber and Christensen (2009) for ferrous cans, moisture, VS and C content. 

j. Used Other non‐combustibles in Riber and Christensen (2009) for moisture, VS and C content.  

 

Page 13: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

13  

An in‐depth literature review was performed for food waste material properties because there is more 

data, and the majority of the methane generated in AD facilities is due to food waste. The food waste 

methane yield of 361 m3/dry Mg is the average of 12 studies shown in Table 3.  

Table 3. Food waste methane yield values. 

      Methane Yield Source  Moisture 

Content (%ww) 

VS Content (%TS)  m3/Mg VSa  m3/dry Mg  m3/wet Mga 

Mohan and Bindu, 2008  78  95  288 274  60

Zhang et al., 2007  74  87  445 387  101

Cho and Park,1995a  ‐  95  472 448  107

Heo et al., 2004  82  92  489 450  81

EBMUD, 2008  72  88  420 370  103

CIWMB, 2008a,b  ‐  ‐  375 343  82

Eleazar et al., 1997a,c  ‐  94  320 300  71

Staley et al., 2006a,b,c  ‐  ‐  197 180  43

Zhang et al., 2012  76  91 352 321  76

Qiao et al., 2012  80  86  531 459  90

Browne and Murphy, 2013  71  95  498 475  140

Trzcinski and Stuckey, 2011a,b  ‐  ‐  357 327  78

Average  76  92  395 361  86a. Moisture content was not reported, so the average moisture content of 76% was used. b. VS content was not reported, so the average VS content of 92% was used.  c. Results were reported in m3/dry Mg and methane yield per VS was calculated from VS content. 

Materials with lab decay rates above 10 yr‐1 were assumed to reach 100% of their methane yield, and 

materials with decay rates below 10 yr‐1 were assumed to reach 50% of their methane yield. The percent 

of methane yield reached for each material can be changed by the user and will depend on material 

decay rate, retention time, and operating conditions. The total carbon conversion was calculated from 

the initial carbon content of each waste component, the assumed methane yield, and the percent of 

that yield that is realized during AD.  The model includes a default leak rate of 3% of the biogas 

generated in the reactor (Sancartier et al., 2011). The collected biogas is either flared, or combusted for 

energy recovery in a gas turbine or internal combustion engine (default values are provided for a gas 

turbine). There is also a user defined energy option, so users can model direct use or CHP systems. If the 

biogas is combusted for energy, the model also includes a default 3% downtime for the engine, during 

which time the gas is flared. The combustion efficiency and emissions for the flare and energy recovery 

options were developed from the Nielsen and Illerup (2006) as shown in Table 4. The generated 

electricity is assumed to offset electricity from the regional grid chosen by the user.  

   

Page 14: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

14  

Table 4. Emission factors for flaring and energy generation (kg/m3 CH4).a 

Compound  Flare Turbine/Engine 

CO2 ‐ Biogenic  3.93E+00 3.91E+00 CH4   7.16E‐04 7.16E‐03 Nitrous Oxide  1.89E‐05 1.89E‐05 Particulates (Total)  9.92E‐05 9.92E‐05 PM10  1.70E‐05 1.70E‐05 PM‐2.5  7.77E‐06 7.77E‐06 Nitrogen Oxides  2.04E‐02 2.04E‐02 NMVOCs  3.38E‐05 8.22E‐05 Sulfur Oxides  7.24E‐04 7.24E‐04 Carbon Monoxide  1.03E‐02 1.03E‐02 Ammonia  3.04E‐05 3.04E‐05 Hydrogen Sulfide  6.53E‐06 1.59E‐05 

Conversion Efficiency (%)  0 45 a. Emission factors developed from Nielsen and Illerup (2006). Default Turbine/Engine values are for a gas 

turbine.  

5.3 LeachateManagement

After the digestate is dewatered, a proportion of the resulting liquid is returned to the mixer (Figure 2) 

and the rest is treated prior to release. The model defaults assume that the wastewater is sent offsite to 

a wastewater treatment plant (WWTP), but onsite treatment can also be modeled by adjusting 

transport and treatment parameters. Table 5 shows the default concentration used for each emission 

type in the leachate as well as the material property used to allocate that emission to each waste 

material.  

Table 5. The allocation property and concentration for each emission type in the liquid digestate. The Allocation Property is the material property used to allocate each emission type to each waste material 

as explained in the text (Eq. 1 and 2). 

Emission   Material Allocation Property Concentration (mg/L) 

BOD  Methane potential 2300a  COD  Biogenic carbon 61,610b 

TSS  Equal 1450a 

Total N  N content 1350a 

Phosphate  P content 60a 

Cadmium  Cd content 0.03c 

Mercury  Hg content 0.026c 

Lead  Pb content 2.6c 

a. Adapted from Sancartier et al., 2011. b. Adapted from Arsova, 2010. c. Adapted from Schmidt et al., 2001. 

The calculation of the allocation factors and the resulting emission factors for each material and 

emission type is shown in Eqs. 1 and 2. These equations are used to take the concentrations of each 

emission type and allocate them to each of the incoming waste materials based on its contribution to 

that emission. Allocation factors are non‐negative values that scale the emission factor of a material 

Page 15: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

15  

based on the average contribution to that emission. For example, an inert material would have an 

allocation factor of 0 for BOD. Materials with higher methane yields (the chosen proxy for degradability) 

would have higher allocation factors for BOD.   

, = , ,

 

Eq. 1

, = , ∙ ,  

Eq. 2

where 

AFe,m  The allocation factor for emission e and material m (unitless). 

APe,m  The allocation property for emission e and material m (x/wet Mg m; e.g.,  m3 CH4/wet 

Mg m for BOD , % P/wet Mg m for PO4, etc.). 

APe,msw  The average allocation property for emission e for the assumed incoming composition 

(x/wet Mg OFMSW; e.g., m3 CH4/wet Mg OFMSW for BOD , % P/wet Mg OFMSW for 

PO4, etc.). 

EFe,m  The emission factor for emission e and material m (kg e/wet Mg m; e.g., kg BOD/wet Mg 

m for BOD, kg PO4/wet Mg m for PO4, etc.). 

EFe,MSW  The overall emission factor for emission e from the AD facility (kg e/wet Mg; e.g., kg 

BOD/wet Mg for BOD, kg PO4/wet Mg for PO4, etc.). 

Eq. 1 and Eq. 2 are used to determine the mass of each emission from each waste material. The leachate 

is then treated in a WWTP, where the final effluent emissions are reduced based on default removal 

efficiencies shown in Table 6. The effluent nitrogen is then split into NH3 and NO3. By default, 43% of the 

released nitrogen is as NO3‐ and 28% of the effluent nitrogen is emitted as NH3 with the balance 

released as organic nitrogen (Lassaux, 2007).  

Table 6. Wastewater treatment plant removal efficiencies for each emission type. 

Emission type Removal Efficiency 

BOD   97a

COD  95b

TSS  96a

Total Nitrogen 72b

Total Phosphorous 84b

Heavy Metals 85a

a. Adapted from ERG, 2011. b. Adapted from Rodriguez‐Garcia, 2011. 

Page 16: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

16  

Leachate treatment at a WWTP also generates sludge that must be managed. The default value for 

sludge generation is 1.2 kg/m3 leachate treated. This mass is assumed to be transported by truck to a 

landfill and disposed. In addition, BOD removal results in biogenic CO2 production with a default value of 

3.6 kg CO2/kg BOD. The electricity used at the WWTP is assumed to vary based on the BOD removal with 

a default electricity use of 0.99 kWh/kg BOD removed (ERG, 2011).  

5.4 AerobicCuring

By default, the solids remaining after dewatering are sent to aerobic curing, but the user can skip this 

step and send the solid digestate directly to land application or landfill. Before aerobic curing, the solid 

digestate is mixed with woody materials (screen rejects and/or wood chips). The materials are mixed at 

a second tipping floor, and are then built into windrows. The windrows are turned periodically (default is 

3 times per week) to increase aeration and improve degradation. Material remains in curing piles for 

three weeks by default. The emissions and energy use are assumed to vary linearly with the amount of 

compost to be turned. The volume of diesel consumed to turn the compost was developed by Levis and 

Barlaz (2011). 

During aerobic curing, the digestate further degrades producing off‐gases. CO2 and water vapor make up 

the bulk of these off gasses, but CH4, N2, NH3, N2O and VOCs are also produced. The mass of C emitted 

during curing depends on the C emitted during digestion. By default, 58% of the C entering the reactor is 

emitted during digestion or curing, and 1.7% of the C emitted during curing is CH4 (Boldrin et al., 2009). 

The C released during digestion is calculated as described in the Section 5.2, and then the rest of the 

aerobically degradable C (up to 58% of the initial C) is emitted during curing. If more than 58% of the C 

in a feedstock is emitted during digestion, then it is assumed to not degrade further during curing. Of 

the incoming N, 38% is emitted, with 4% of the emitted N as NH3, 0.4% of the emitted N as N2O and the 

rest as N2 (Beck‐Friis et al., 2001 and Boldrin et al., 2009). Finally VOC emissions depend on the mass of 

volatile solids (VS) entering curing with a default value of 0.238 kg VOC/Mg VS (Cadena et al., 2009; and 

Davidsson et al., 2007). After curing, the compost is screened, and the screen rejects are returned to the 

curing tipping floor and the finished compost is sold for horticulture use.  

5.5 LandApplication

The net emissions from land application are generated from the fuel used to transport and apply the 

finished compost as well as from natural release of nitrogen to the air and water. Emissions savings from 

land application occur due to carbon storage associated with increased humus formation, and avoided 

use of fertilizer and/or peat.  

The finished compost is transported by truck to the land application site. The compost is then land 

applied using a spreader. The default values and sources for diesel use for transport and application of 

compost or digestate (when the curing step is skipped) are shown in Table 7. 

   

Page 17: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

17  

Table 7. Land application diesel fuel use inputs. 

Parameter  Units Value 

Digestate Compost 

Loading and transport to field diesel usea L/Mg 0.21 0.4 

Land application diesel use per areaa L/ha 14 10 

Land application rateb  Mg/ha 30 25 a. Adapted from Berglund and Börjesson, 2006. b. Adapted from Arsova, 2010. 

After land application of the compost or digestate, a proportion of the nitrogen is emitted as NH3 and 

N2O and some runs‐off as NO3‐.  Table 8 shows the default values for the nitrogen emissions associated 

with land application of compost.  

Table 8. Land application diesel fuel use inputs. 

Parameter  Value 

Digestate Compost

Percent nitrogen that is NH3a  50  1 

Percent of NH3 that evaporatesa  15  15 

Percent of applied nitrogen evaporated as N2Oa  1.5  1.5 

Percent of nitrogen run‐off as NO3‐b  22  14 

a. Adapted from Hansen et al., 2006. b. Adapted from Bruun et al., 2006 using the average values for loamy arable soil. 

The fertilizer offset model assumes that there is a market for all of the available nitrogen in finished 

compost. As is typical, nitrogen was assumed to be the controlling nutrient for fertilizers and the 

demands of phosphorous and potassium were determined based on the total amount of nitrogen that 

can be applied. Any phosphorus or potassium applied above the demand does not receive offset credit. 

Nitrogen in compost is not as available to plants as nitrogen in mineral fertilizers, so a mineral fertilizer 

equivalent of 0.40 was applied (Boldrin et al., 2009). This means that 2.5 times as much nitrogen in 

compost is required compared to mineral nitrogen fertilizer. Since soybeans and corn are the leading 

crops in the U.S., the model thus uses the average nitrogen, phosphorus, and potassium demand of 

soybeans and corn developed from USDA, 2003. Table 9 illustrates how the ratio of phosphorus and 

potassium to nitrogen was determined. The emissions associated with the production of mineral N, P, 

and K were developed from the EcoInvent database (EcoInvent, 2013). Additional benefits associated 

with compost use such as increased moisture retention and weed suppression were not quantified.  

   

Page 18: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

18  

Table 9. Agricultural Nutrient Demands and Compost Requirements. 

Nutrient 

Nutrient Demand 

(kg/ha/year)a 

Nutrient Content (kg nutrient/dry Mg compost)b 

Mineral Fertilizer Equivalent 

Compost Required (dry Mg/ha/yr) 

Ratio to Nitrogenc 

Nitrogen  93  18.4  0.4 12.6  ‐ 

Phosphorus  76.5  5.1  1.0 15  1.0 

Potassium  123.5  20.7  1.0 6.0  0.48 a. Average nutrient demand for corn and soybeans developed from USDA, 2003. b. Based on default assumed composition.  c. The demand for phosphorus and potassium for each kg of nitrogen in the compost based on assumed 

default composition. All of the applied phosphorus and 48% of the potassium will count towards a fertilizer 

offset. It is assumed that the rest of the applied potassium is unnecessary, and therefore no avoided 

emissions are counted. 

 

Soil amendment with compost leads to increased soil carbon storage by two mechanisms. The first is 

from the carbon content of the compost as some carbon will remain after 100 years, and is thus 

considered stored. A carbon storage factor of 0.10 kg C per kg C applied in compost was adopted from 

Bruun et al. (2006). Compost addition to soil may also lead to incremental humus formation and 

resulting carbon storage. An estimate of 0.19 kg C stored per kg‐C input due to incremental humus 

formation was developed from U.S. EPA (2006) data. 

Peat production requires preparing the land, excavating the peat, transporting the peat, and peat 

decomposition. By default, compost replaces peat with a 1:1 volumetric substitution based on Boldrin et 

al. (2010). The emissions associated with peat harvesting were developed from the EcoInvent database 

(EcoInvent, 2013). 

6 Costs

The model calculates capital costs associated with initially building and starting the facility as well as 

operating costs associated with processing each material. The capital costs associated with AD refer to 

the upfront costs that must be paid prior to operating the facility and are reported in units of $/Mg per 

yr (Mgpy). Operating costs are the costs associating with processing a mass of material through the AD 

facility and are reported in units of $/Mg. The model can calculate these costs for the user, or the user 

can directly enter the capital and operating cost coefficients, if these costs are known. There may be no 

capital costs associated with AD, if solid waste is being co‐digested in an existing wastewater digester.  

6.1 CapitalCosts

The capital costs primarily consist of land acquisition, engineering, construction, and equipment 

installation. The direct project costs (DPC) are those associated with the actual construction of the 

facility. Engineering and management costs are estimated as a percent of the DPC to estimate the 

installed project costs (IPC). Commissioning, contingency, and contractor’s fees are calculated as a 

percent of the IPC to get the total plant costs (TPC).The final capital costs are then calculated as the sum 

Page 19: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

19  

of TPC and land acquisition costs. Land acquisition costs will vary significantly based on the location of 

the facility, and site‐specific values should be used when available. The primary construction costs are 

shown in Table 10.  

Table 10. Default data values used to determine capital costs of AD. 

AD capital costs (excludes curing)  Units Valuea

Direct project cost (DPC)  2010 $/Mgpy 167

Engineering, design, supervision  %DPC 15

Management overheads  %DPC 10

Commissioning  %IPC 5

Contingency  %IPC 10

Contractor's fees  %IPC 10

Interest during construction  %IPC 10

Land cost  Units Value

Land acquisition cost  2010 $/ha 4000b

Land required  m2/Mgpy 6.2b

a. Data adapted from Karellas et al., 2010 except when noted otherwise b. Adapted from Komilis and Ham, 2004 assuming most land use is due to curing windrows. 

 

The default model values lead to a total capital cost of $284 per Mgpy, which is 28% less than the 

average of $396 per Mgpy reported by Tsilemou and Panagiotakopoulos (2006), but it is in their range of 

$122‐800 Mgpy for AD facilities. 

6.2 OperatingCosts

The primary operating costs are fuel and electricity, personnel, and equipment maintenance. Diesel 

costs are calculated by multiplying the total diesel use calculated in the previous section by the current 

price of diesel. Electricity costs are calculated similarly except the model allows different costs for sold 

and purchased electricity. Most AD plants will be net electricity producers, so the sold price would be 

used with the assumption that in‐house electricity use is met by the plant itself.  

The model divides personnel costs into two category types: 1) managers/engineer and 2) laborers and 

administrative staff. The requirement of each type of employee varies with plant throughput. Input 

values related to personnel are shown in Table 11. 

   

Page 20: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

20  

Table 11. Inputs values related to personnel costs. 

Personnel parameters  Units Value 

Manager and engineer requirements persons/Mgpy 1.40E‐05a 

Laborer and administrative requirements persons/Mgpy 3.40E‐05a 

Manager pay rate (wages + benefits) $/person‐year 100,000b 

Laborer pay rate (wages + benefits) $/person‐hour 20b 

Overhead percent  % personnel cost 10a 

Hours worked by each laborer per day hours 8 a. Data adapted from Karellas et al., 2010. b. Illustrative values that will vary by location.  

 

There are operations and maintenance (O&M) costs associated purchasing, installing, and maintaining, 

and from purchasing consumables. The model splits O&M costs from the anaerobic digester and aerobic 

curing separately to accommodate facilities that do not cure the digestate. By default, the annual 

variable O&M cost for the digester system is 7.5% of the total project cost which was developed from 

Karellas et al. (2010) and includes spare parts, external maintenance assistance, and consumables. The 

costs associated with the curing equipment were divided by piece of equipment and the model 

calculates the amortized purchase cost, repair costs, and tire cost for each piece of equipment based on 

the values in Table 12. The only consumable used in aerobic curing is the wood chips or other bulking 

agents. The price of wood chips is variable, and the default value is $5 per Mg.  

Table 12. Input values related to curing equipment costs. 

Equipment Costs  Requirements (units/Mgpd)a 

Cost (2010 $/unit)a 

Life (years) 

Repair Cost (% Initial Cost)b 

Tire Cost ($/set)b 

Tire Life (hours)b 

Windrow turner  0.173  26,701 10 60 2,000  2,100

Tub grinder  0.0038  370,844 10 60  

Front End Loader  0.003  222,506 10 60 1,000  2,100

Bobcat  0.003  44,501 10 60 600  2,000

Post‐screen  0.0025  148,337 10 60  

Installation cost (%)  30   a. Adopted from Komilis and Ham, 2004. 

b. Developed from Nunnally, 2007.  

Revenue from product sales is also included in the operating costs. The value of the produced soil 

amendment will vary significantly based on quality and the availability of markets.  Bagged compost 

demands the highest price, but if markets are not available, facilities may rely solely on bulk sales. The 

default product sales price is $20 per Mg, which assumes mostly bulk sales. If most of the sales are 

bagged compost, then the price could be greater than $100 per Mg.  

Using the assumed compostion in Table 1, the average cost to process the inlet stream is $38.45 per Mg. 

This is 8% greater than the average $35.45 per Mg reported by Tsilemou and Panagiotakopoulos (2006), 

and in their range of 4‐80 $/Mg for AD facilities with full cost data.  

Page 21: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

21  

7 DefaultLife‐CycleInventoryResults

This section shows the LCI results from the model based on the defaults provided. Table 13 shows the 

mass flow in and out of the system per incoming Mg of each waste component. For dry materials, more 

than 1 Mg leaves the system due to the added wood chips and water. Table 14 shows the electricity 

used by each process for each material and Table 15 shows the diesel use. 

 

Page 22: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

 Table 13 (part 1/2). Material flows associated with each component during AD (kg/Mg). 

 

Leaves  Grass  Branches Veg. Food Waste 

Non‐Veg Food Waste  Wood  Textiles 

Misc. Organic 

New water added  1129  358  1444  510  951  1397  1581  1249 Wood chips added  153  29  203  9  17  228  244  169 Residual to landfill or WTE  50  50  100  50  50  100  100  50 Biogas produced  98  85  102  211  394  12  53  108 Wastewater to WWTP  802  254  1026  363  675  993  1123  887 Substrate in final compost (dry)  358  58  479  30  57  524  620  553 Compost produced (ww w/added water and wood chips)  1126  196  1504  84  157  1664  1887  1532 

 

   

 

Table 13 (part 2/2). Material flows associated with each component during AD (kg/Mg).  

Newsprint Corr. 

Cardboard  Office Paper  Magazines  3rd Class Mail 

Folding Containers/ Paper Bags 

Paper ‐ Non‐recyclable  Inert 

New water added  1474  1476  1650  1649  1688  1375  1383  148 Wood chips added  221  179  176  206  156  166  130  24 Residual to landfill or WTE  100  100  100  100  100  100  100  911 Biogas produced  67  187  275  191  348  174  280  0 Wastewater to WWTP  1047  1049  1172  1171  1199  977  982  105 Substrate in final compost (dry)  537  451  463  552  429  420  322  73 Compost produced (ww w/added water and wood chips)  1665  1377  1389  1645  1266  1281  990  210 

 

Page 23: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

23  

Table 14. Electricity use and generation for each material (kWh/incoming Mg).  

Leaves 

Grass 

Branches 

Veg. Food 

Waste 

Non‐Veg 

Food W

aste 

Wood 

Textiles 

New

sprint 

Cardboard 

Office Paper 

Magazines 

3rd Class M

ail 

Folding 

Containers/ 

Bags 

Paper ‐ Non‐

recyclable 

Misc. Organic 

Inert 

Pre‐processing  58  58  58 58 58 58 58 58 58 58  58 58 58 58 58 58

Post‐curing screen  1  0  1  0 0 2 3 2 2 2  2 2 2 1 2 0

Leachate treatment  1  0  4  1 3 0 3 3 8 15  5 10 7 5 3 0

Generated   148  129  155 321 597 18 80 102 283 417  290 527 263 425 164 0

Net   ‐88  ‐70  ‐92 ‐262 ‐536 43 ‐16 ‐38 ‐215 ‐342  ‐224 ‐457 ‐197 ‐360 ‐101 58

 

Table 15. Diesel use for each material (L/incoming Mg).  

Leaves 

Grass 

Branches 

Veg. Food 

Waste 

Non‐Veg 

Food W

aste 

Wood 

Textiles 

New

sprint 

Cardboard 

Office Paper 

Magazines 

3rd Class M

ail 

Folding 

Containers/ 

Bags 

Paper ‐ Non‐

recyclable 

Misc. Organic 

Inert 

Pre‐processing front end loaders 

0.3  0.3  0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3  0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3

Curing front end loaders 

8.9  1.7  11.8 0.5 1.0 13.2 14.1 12.8 10.4 10.2  11.9 9.1 9.6 7.5 9.8 0.8

Windrow turner  7.7  1.5  10.2 0.5 0.9 11.5 12.3 11.1 9.0 8.9  10.4 7.9 8.4 6.5 8.5 0.7

Tube grinder  1.6  0.3  2.2 0.1 0.2 2.4 2.6 2.3 1.9 1.9  2.2 1.7 1.8 1.4 1.8 0.1

Land application  0.9  0.2  1.2 0.1 0.1 2.3 2.6 2.3 1.9 1.9  2.2 1.7 1.8 1.4 1.8 0.2

Total diesel use  19.4  3.9  25.7 1.5 2.5 29.8 31.9 28.9 23.4 23.1  27.0 20.6 21.9 17.1 22.2 2.1

 

   

Page 24: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

24  

Table 16 shows the biogas generated from each material, and Tables 17‐19 show the resulting emissions from flaring, combusting for energy, 

and biogas leaks.  

Table 16. Biogas generation from each material (m3/incoming wet Mg).  

Leaves 

Grass 

Branches 

Veg. Food 

Waste 

Non‐Veg 

Food W

aste 

Wood 

Textiles 

New

sprint 

Cardboard 

Office Paper 

Magazines 

3rd Class M

ail 

Folding 

Containers/ 

Bags 

Paper ‐ Non‐

recyclable 

Misc. Organic 

Inert 

CH4  36  32  38 79 147 4 20 25 70 103  71 130 65 105 40 0

CO2 ‐ Biogenic  36  32  38 79 147 4 20 25 70 103  71 130 65 105 40 0

Total Biogas  73  63  76 158 294 9 39 50 139 205  142 260 130 209 81 0

        

   

Page 25: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

25  

Table 17 (part 1/2). Biogas engine combustion emissions (kg/incoming Mg).  

Leaves  Grass  Branches Veg. Food Waste 

Non‐Veg Food Waste  Wood  Textiles 

Misc. Organic 

CO2 ‐ Biogenic  8.7E+01 6.6E+01 2.0E+02 4.1E+02 1.4E+03 2.7E+00 5.4E+01 2.2E+02

CH4   1.6E‐01 1.2E‐01 3.7E‐01 7.5E‐01 2.6E+00 4.9E‐03 9.8E‐02 3.9E‐01

Particulates (Total)  2.2E‐03 1.7E‐03 5.2E‐03 1.0E‐02 3.6E‐02 6.8E‐05 1.4E‐03 5.5E‐03

Nitrogen Oxides  4.5E‐01 3.4E‐01 1.1E+00 2.1E+00 7.4E+00 1.4E‐02 2.8E‐01 1.1E+00

NMVOCs  1.8E‐03 1.4E‐03 4.3E‐03 8.6E‐03 3.0E‐02 5.6E‐05 1.1E‐03 4.5E‐03

Sulfur Oxides  1.6E‐02 1.2E‐02 3.8E‐02 7.6E‐02 2.6E‐01 5.0E‐04 9.9E‐03 4.0E‐02

Carbon Monoxide  2.3E‐01 1.7E‐01 5.4E‐01 1.1E+00 3.7E+00 7.1E‐03 1.4E‐01 5.7E‐01

Hydrogen Sulfide  3.6E‐04 2.7E‐04 8.3E‐04 1.7E‐03 5.8E‐03 1.1E‐05 2.2E‐04 8.8E‐04

  

 

 

 

Table 17 (part 2/2). Biogas engine combustion emissions (kg/incoming Mg).  

Newsprint Corr. 

Cardboard  Office Paper  Magazines   3rd Class Mail 

Folding Containers/ Paper Bags 

Paper ‐ Non‐recyclable  Inert 

CO2 ‐ Biogenic  8.7E+01  6.7E+02 1.5E+03 3.5E+02 1.2E+03 5.8E+02 7.6E+02 0.0E+00

CH4  1.6E‐01  1.2E+00 2.7E+00 6.5E‐01 2.1E+00 1.1E+00 1.4E+00 0.0E+00

Particulates (Total)  2.2E‐03  1.7E‐02 3.7E‐02 9.0E‐03 3.0E‐02 1.5E‐02 1.9E‐02 0.0E+00

Nitrogen Oxides  4.5E‐01  3.5E+00 7.6E+00 1.8E+00 6.1E+00 3.0E+00 4.0E+00 0.0E+00

NMVOCs  1.8E‐03  1.4E‐02 3.1E‐02 7.4E‐03 2.5E‐02 1.2E‐02 1.6E‐02 0.0E+00

Sulfur Oxides  1.6E‐02  1.2E‐01 2.7E‐01 6.5E‐02 2.2E‐01 1.1E‐01 1.4E‐01 0.0E+00

Carbon Monoxide  2.3E‐01  1.8E+00 3.9E+00 9.3E‐01 3.1E+00 1.5E+00 2.0E+00 0.0E+00

Hydrogen Sulfide  3.5E‐04  2.7E‐03 6.0E‐03 1.4E‐03 4.8E‐03 2.4E‐03 3.1E‐03 0.0E+00

 

   

Page 26: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

26  

Table 18 (part 1/2). Biogas flare combustion emissions (kg/incoming Mg).  

Leaves  Grass  Branches Veg. Food Waste 

Non‐Veg Food Waste  Wood  Textiles 

Misc. Organic 

CO2 ‐ Biogenic  2.7E+00 2.7E+00 2.7E+00 2.7E+00 2.7E+00 2.7E+00 2.7E+00 2.7E+00

CH4  4.9E‐04 4.9E‐04 4.9E‐04 4.9E‐04 4.9E‐04 4.9E‐04 4.9E‐04 4.9E‐04

Particulates (Total)  6.9E‐05 6.9E‐05 6.9E‐05 6.9E‐05 6.9E‐05 6.9E‐05 6.9E‐05 6.9E‐05

Nitrogen Oxides  1.4E‐02 1.4E‐02 1.4E‐02 1.4E‐02 1.4E‐02 1.4E‐02 1.4E‐02 1.4E‐02

NMVOCs  2.3E‐05 2.3E‐05 2.3E‐05 2.3E‐05 2.3E‐05 2.3E‐05 2.3E‐05 2.3E‐05

Sulfur Oxides  5.0E‐04 5.0E‐04 5.0E‐04 5.0E‐04 5.0E‐04 5.0E‐04 5.0E‐04 5.0E‐04

Carbon Monoxide  7.1E‐03 7.1E‐03 7.1E‐03 7.1E‐03 7.1E‐03 7.1E‐03 7.1E‐03 7.1E‐03

Hydrogen Sulfide  4.5E‐06 4.5E‐06 4.5E‐06 4.5E‐06 4.5E‐06 4.5E‐06 4.5E‐06 4.5E‐06

 

 

 

Table 18 (part 2/2). Biogas flare combustion emissions (kg/incoming Mg).  

Newsprint Corr. 

Cardboard  Office Paper  Magazines   3rd Class Mail 

Folding Containers/ Paper Bags 

Paper ‐ Non‐recyclable  Inert 

CO2 ‐ Biogenic  2.7E+00  2.7E+00 2.7E+00 2.7E+00 2.7E+00 2.7E+00 2.7E+00 2.7E+00

CH4  4.9E‐04  4.9E‐04 4.9E‐04 4.9E‐04 4.9E‐04 4.9E‐04 4.9E‐04 4.9E‐04

Particulates (Total)  6.9E‐05  6.9E‐05 6.9E‐05 6.9E‐05 6.9E‐05 6.9E‐05 6.9E‐05 6.9E‐05

Nitrogen Oxides  1.4E‐02  1.4E‐02 1.4E‐02 1.4E‐02 1.4E‐02 1.4E‐02 1.4E‐02 1.4E‐02

NMVOCs  2.3E‐05  2.3E‐05 2.3E‐05 2.3E‐05 2.3E‐05 2.3E‐05 2.3E‐05 2.3E‐05

Sulfur Oxides  5.0E‐04  5.0E‐04 5.0E‐04 5.0E‐04 5.0E‐04 5.0E‐04 5.0E‐04 5.0E‐04

Carbon Monoxide  7.1E‐03  7.1E‐03 7.1E‐03 7.1E‐03 7.1E‐03 7.1E‐03 7.1E‐03 7.1E‐03

Hydrogen Sulfide  4.5E‐06  4.5E‐06 4.5E‐06 4.5E‐06 4.5E‐06 4.5E‐06 4.5E‐06 4.5E‐06

 

 

 

 

Page 27: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

27  

Table 19 (part 1/2). Leaked biogas emissions (kg/incoming Mg).  

Leaves  Grass  Branches Veg. Food Waste 

Non‐Veg Food Waste  Wood  Textiles 

Misc. Organic 

CO2 ‐ Biogenic  2.8E‐03 2.1E‐03 6.5E‐03 1.3E‐02 4.5E‐02 8.6E‐05 1.7E‐03 6.9E‐03

CH4  5.1E‐06 3.9E‐06 1.2E‐05 2.4E‐05 8.3E‐05 1.6E‐07 3.1E‐06 1.3E‐05

Particulates (Total)  7.1E‐08 5.3E‐08 1.6E‐07 3.3E‐07 1.2E‐06 2.2E‐09 4.3E‐08 1.7E‐07

Nitrogen Oxides  1.5E‐05 1.1E‐05 3.4E‐05 6.8E‐05 2.4E‐04 4.5E‐07 8.9E‐06 3.6E‐05

NMVOCs  5.9E‐08 4.4E‐08 1.4E‐07 2.8E‐07 9.5E‐07 1.8E‐09 3.6E‐08 1.4E‐07

Sulfur Oxides  5.2E‐07 3.9E‐07 1.2E‐06 2.4E‐06 8.4E‐06 1.6E‐08 3.2E‐07 1.3E‐06

Carbon Monoxide  7.3E‐06 5.5E‐06 1.7E‐05 3.4E‐05 1.2E‐04 2.3E‐07 4.5E‐06 1.8E‐05

Hydrogen Sulfide  1.1E‐08 8.6E‐09 2.6E‐08 5.3E‐08 1.8E‐07 3.5E‐10 6.9E‐09 2.8E‐08

 

 

 

 

Table 19 (part 2/2). Leaked biogas emissions (kg/incoming Mg).  

Newsprint Corr. 

Cardboard  Office Paper  Magazines   3rd Class Mail 

Folding Containers/ Paper Bags 

Paper ‐ Non‐recyclable  Inert 

CO2 ‐ Biogenic  2.8E‐03  2.1E‐02 4.7E‐02 1.1E‐02 3.7E‐02 1.9E‐02 2.4E‐02 0.0E+00

CH4  5.1E‐06  3.9E‐05 8.6E‐05 2.1E‐05 6.8E‐05 3.4E‐05 4.4E‐05 0.0E+00

Particulates (Total)  7.0E‐08  5.5E‐07 1.2E‐06 2.9E‐07 9.5E‐07 4.7E‐07 6.1E‐07 0.0E+00

Nitrogen Oxides  1.4E‐05  1.1E‐04 2.4E‐04 5.9E‐05 1.9E‐04 9.7E‐05 1.3E‐04 0.0E+00

NMVOCs  5.8E‐08  4.5E‐07 9.8E‐07 2.4E‐07 7.9E‐07 3.9E‐07 5.1E‐07 0.0E+00

Sulfur Oxides  5.1E‐07  4.0E‐06 8.7E‐06 2.1E‐06 6.9E‐06 3.5E‐06 4.5E‐06 0.0E+00

Carbon Monoxide  7.3E‐06  5.7E‐05 1.2E‐04 3.0E‐05 9.8E‐05 4.9E‐05 6.4E‐05 0.0E+00

Hydrogen Sulfide  1.1E‐08  8.7E‐08 1.9E‐07 4.6E‐08 1.5E‐07 7.6E‐08 9.9E‐08 0.0E+00

 

 

 

Page 28: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

28  

Table 20 shows the emissions from the WWTP as well as the volume of leachate treated from each material. 

Table 20 (part 1/2). Emissions from WWTP (kg/incoming Mg).  

Leaves  Grass  Branches Veg. Food Waste 

Non‐Veg Food Waste  Wood  Textiles 

Misc. Organic 

CO2 ‐ Biogenic  4.4E+00 3.8E‐01 1.6E+01 1.9E+00 1.3E+01 1.7E+00 9.8E+00 1.2E+01

Suspended Solids  6.8E‐02 6.8E‐03 1.1E‐01 1.4E‐02 4.8E‐02 1.0E‐01 1.3E‐01 8.3E‐02

BOD  3.8E‐02 3.3E‐03 1.4E‐01 1.7E‐02 1.1E‐01 1.5E‐02 8.4E‐02 1.0E‐01

COD  4.0E+00 1.4E‐01 8.8E+00 3.0E‐01 2.3E+00 8.8E+00 9.6E+00 4.9E+00

Ammonia  1.3E‐02 1.6E‐02 1.9E‐03 1.3E‐02 8.6E‐02 1.4E‐02 6.5E‐02 1.5E‐02

Cadmium  6.6E‐03 1.1E‐04 1.5E‐02 2.2E‐05 1.7E‐04 2.8E‐02 5.5E‐02 1.0E‐02

Mercury  0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00

Phosphate  6.8E‐03 1.1E‐04 1.6E‐02 6.6E‐06 4.2E‐05 2.4E‐02 1.4E‐02 6.7E‐03

Lead  5.8E‐03 1.9E‐03 7.5E‐03 3.1E‐03 2.5E‐02 1.0E‐03 9.5E‐03 3.7E‐03

Nitrate  0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00

Leachate to WWTP (m3)  0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00

 

Table 20 (part 2/2). Emissions from WWTP (kg/incoming Mg).  

Newsprint Corr. 

Cardboard Office Paper  Magazines  

3rd Class Mail 

Folding Containers/ Paper Bags 

Paper ‐ Non‐recyclable  Inert 

CO2 ‐ Biogenic  1.1E+01 3.0E+01 5.6E+01 1.9E+01 3.7E+01 2.4E+01 2.0E+01 0.0E+00

Suspended Solids  1.2E‐01 1.2E‐01 1.4E‐01 1.4E‐01 1.5E‐01 1.0E‐01 1.0E‐01 3.6E‐04

BOD  9.3E‐02 2.6E‐01 4.8E‐01 1.7E‐01 3.2E‐01 2.1E‐01 1.7E‐01 0.0E+00

COD  8.8E+00 7.7E+00 9.7E+00 9.1E+00 9.4E+00 6.3E+00 6.4E+00 2.4E‐04

Ammonia  1.9E‐03 1.9E‐03 2.1E‐03 2.1E‐03 6.5E‐03 3.5E‐03 8.0E‐03 1.1E‐04

Cadmium  6.5E‐03 3.2E‐03 4.5E‐03 4.8E‐03 3.2E‐03 5.5E‐03 3.3E‐03 1.2E‐05

Mercury  0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00

Phosphate  4.1E‐03 5.8E‐03 4.2E‐03 8.9E‐03 4.3E‐03 5.2E‐03 4.0E‐03 9.7E‐06

Lead  2.9E‐04 4.8E‐04 1.7E‐04 7.8E‐04 6.9E‐04 4.6E‐04 2.0E‐03 5.8E‐05

Nitrate  0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00

Leachate to WWTP (m3)  0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00

 

 

Page 29: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

29  

Table 21 shows the emissions resulting from aerobic degradation during curing.  

Table 21 (part 1/2). Emissions from aerobic curing (kg/incoming Mg).  

Leaves  Grass  Branches Veg. Food Waste 

Non‐Veg Food Waste  Wood  Textiles 

Misc. Organic 

CO2 ‐ Biogenic  1.4E+02 6.8E+02 4.1E+01 1.5E+02 8.0E+02 8.0E+02 5.4E+02 4.3E‐01

CH4  3.2E+00 8.5E‐01 4.2E+00 0.0E+00 0.0E+00 5.0E+00 4.1E+00 0.0E+00

Nitrous Oxide  1.2E‐02 1.3E‐02 1.8E‐03 9.5E‐03 6.5E‐02 1.4E‐02 6.3E‐02 1.4E‐02

Nitrogen Oxides  0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00

NMVOCs  2.1E‐01 4.0E‐02 2.8E‐01 1.3E‐02 2.4E‐02 3.1E‐01 3.3E‐01 2.3E‐01

Ammonia  9.4E‐02 1.0E‐01 1.4E‐02 7.4E‐02 5.1E‐01 1.1E‐01 4.8E‐01 1.1E‐01

 

 

Table 21 (part 2/2). Emissions from aerobic curing (kg/incoming Mg).  

Newsprint Corr. 

Cardboard Office Paper  Magazines  

3rd Class Mail 

Folding Containers/ Paper Bags 

Paper ‐Non‐

recyclable  Inert 

CO2 ‐ Biogenic  4.8E+02  4.1E+02  4.4E+02  3.0E+02  4.5E+02  4.5E+02  3.6E‐01  0.0E+00 

CH4   4.2E+00  3.0E+00  2.6E+00  2.8E+00  1.9E+00  2.8E+00  2.3E+00  0.0E+00 

Nitrous Oxide  1.8E‐03  1.7E‐03  1.9E‐03  2.0E‐03  5.7E‐03  3.2E‐03  6.9E‐03  0.0E+00 

Nitrogen Oxides  0.0E+00  0.0E+00  0.0E+00  0.0E+00  0.0E+00  0.0E+00  0.0E+00  0.0E+00 

NMVOCs  3.0E‐01  2.4E‐01  2.4E‐01  2.8E‐01  2.1E‐01  2.3E‐01  1.8E‐01  0.0E+00 

Ammonia  1.4E‐02  1.3E‐02  1.5E‐02  1.5E‐02  4.4E‐02  2.5E‐02  5.4E‐02  0.0E+00 

 

 

 

 

 

Page 30: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

30  

Table 22 shows the air and waterborne emissions resulting from the application of compost as a soil amendment as well as the dry mass of 

compost produced.  

Table 22 (part 1/2). Emissions after land application of compost (kg/incoming Mg). 

Airborne Emissions  Leaves  Grass  Branches Veg. Food Waste 

Non‐Veg Food Waste  Wood  Textiles 

Misc. Organic 

CO2 ‐ Biogenic  0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00  0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00

CO2 ‐ Stored  1.1E+02 2.9E+01 1.4E+02 2.1E+01  7.7E+01 1.7E+02 1.4E+02 2.6E+02

CH4  0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00  0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00

Nitrous Oxide  7.5E‐02 8.2E‐02 1.1E‐02 5.8E‐02  4.0E‐01 8.6E‐02 3.8E‐01 8.8E‐02

Nitrogen Oxides  0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00  0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00

NMVOCs  0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00  0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00

Ammonia  2.9E‐01 3.2E‐01 4.1E‐02 2.3E‐01  1.5E+00 3.3E‐01 1.5E+00 3.4E‐01

Nitrate  2.0E+00 2.2E+00 2.8E‐01 1.5E+00  1.1E+01 2.3E+00 1.0E+01 2.3E+00

Substrate in final compost (dry)  358 58 479 30  57 524 524 620

 

Table 22 (part 2/2). Emissions after land application of compost (kg/incoming Mg). 

Airborne Emissions  Newsprint Corr. 

Cardboard Office Paper  Magazines  

3rd Class Mail 

Folding Containers/ Paper Bags 

Paper ‐Non‐

recyclable  Inert 

CO2 ‐ Biogenic  0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 CO2 ‐ Stored  1.4E+02 1.0E+02 8.8E+01 9.4E+01 6.4E+01 9.7E+01 7.9E+01 1.8E-01 CH4  0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 Nitrous Oxide  1.1E-02 1.1E-02 1.2E-02 1.2E-02 3.5E-02 2.0E-02 4.3E-02 0.0E+00 Nitrogen Oxides  0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 NMVOCs  0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 Ammonia  4.3E-02 4.1E-02 4.5E-02 4.6E-02 1.3E-01 7.6E-02 1.6E-01 0.0E+00 Nitrate  2.9E-01 2.8E-01 3.1E-01 3.1E-01 9.1E-01 5.2E-01 1.1E+00 0.0E+00 Substrate in final compost (dry)  537 451 463 552 429 420 322 45

 

 

 

Page 31: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

31  

Table 23 and 22 show the airborne and waterborne peat offsets associated with land application of compost, respectively. 

Table 23 (part 1/2). Airborne offset emissions associated with avoided peat use (kg/Mg incoming). 

Leaves  Grass  Branches Veg. Food Waste 

Non‐Veg Food Waste  Wood  Textiles 

Misc. Organic 

CO2 ‐ Fossil  9.4E+00  4.3E‐01 1.6E+01 1.3E‐01 9.2E‐01  2.2E+01 2.0E+01 3.0E+01

CO2 ‐ Biogenic  1.4E‐01  6.4E‐03 2.5E‐01 2.0E‐03 1.4E‐02  3.2E‐01 2.9E‐01 4.5E‐01

CO2 ‐ Stored  1.1E‐05  4.9E‐07 1.9E‐05 1.5E‐07 1.0E‐06  2.5E‐05 2.2E‐05 3.4E‐05

CH4 ‐ Fossil  1.6E‐01  7.2E‐03 2.7E‐01 2.2E‐03 1.5E‐02  3.6E‐01 3.3E‐01 5.0E‐01

CH4 ‐ Biogenic  5.2E‐05  2.4E‐06 9.1E‐05 7.4E‐07 5.1E‐06  1.2E‐04 1.1E‐04 1.7E‐04

Nitrous Oxide  1.2E‐03  5.4E‐05 2.0E‐03 1.7E‐05 1.1E‐04  2.7E‐03 2.5E‐03 3.7E‐03

Particulates (Total)  2.4E‐01  1.1E‐02 4.2E‐01 3.4E‐03 2.4E‐02  5.6E‐01 5.1E‐01 7.7E‐01

PM10  5.3E‐03  2.4E‐04 9.2E‐03 7.5E‐05 5.1E‐04  1.2E‐02 1.1E‐02 1.7E‐02

PM‐2.5  2.5E‐04  1.2E‐05 4.4E‐04 3.6E‐06 2.5E‐05  5.8E‐04 5.3E‐04 8.0E‐04

Nitrogen Oxides  3.4E‐02  1.6E‐03 5.9E‐02 4.8E‐04 3.3E‐03  7.8E‐02 7.1E‐02 1.1E‐01

NMVOCs  1.6E‐03  7.4E‐05 2.8E‐03 2.3E‐05 1.6E‐04  3.7E‐03 3.4E‐03 5.1E‐03

Sulfur Oxides  6.2E‐02  2.9E‐03 1.1E‐01 8.9E‐04 6.1E‐03  1.4E‐01 1.3E‐01 2.0E‐01

Carbon Monoxide  2.0E‐02  9.0E‐04 3.4E‐02 2.8E‐04 1.9E‐03  4.5E‐02 4.1E‐02 6.3E‐02

Ammonia  5.0E‐05  2.3E‐06 8.7E‐05 7.1E‐07 4.8E‐06  1.1E‐04 1.0E‐04 1.6E‐04

Lead  6.4E‐06  2.9E‐07 1.1E‐05 9.1E‐08 6.2E‐07  1.5E‐05 1.3E‐05 2.0E‐05

Hydrochloric acid  8.0E‐04  3.7E‐05 1.4E‐03 1.1E‐05 7.8E‐05  1.8E‐03 1.7E‐03 2.6E‐03

Mercury  3.7E‐06  1.7E‐07 6.4E‐06 5.2E‐08 3.6E‐07  8.4E‐06 7.7E‐06 1.2E‐05

Benzene  1.7E‐04  7.9E‐06 3.0E‐04 2.4E‐06 1.7E‐05  4.0E‐04 3.6E‐04 5.5E‐04

Chloroform  8.6E‐08  4.0E‐09 1.5E‐07 1.2E‐09 8.4E‐09  2.0E‐07 1.8E‐07 2.8E‐07

Carbon tetrachloride  2.7E‐09  1.2E‐10 4.7E‐09 3.8E‐11 2.6E‐10  6.2E‐09 5.7E‐09 8.6E‐09

Ethylene dichloride  1.9E‐07  8.9E‐09 3.4E‐07 2.7E‐09 1.9E‐08  4.4E‐07 4.1E‐07 6.2E‐07

Methylene chloride  4.5E‐07  2.1E‐08 8.0E‐07 6.5E‐09 4.4E‐08  1.0E‐06 9.6E‐07 1.5E‐06

Trichloroethene  2.1E‐08  9.9E‐10 3.8E‐08 3.1E‐10 2.1E‐09  4.9E‐08 4.5E‐08 6.9E‐08

Tetrachloroethene  4.7E‐08  2.2E‐09 8.3E‐08 6.8E‐10 4.6E‐09  1.1E‐07 1.0E‐07 1.5E‐07

Vinyl chloride  1.1E‐09  5.1E‐11 1.9E‐09 1.6E‐11 1.1E‐10  2.5E‐09 2.3E‐09 3.5E‐09

Toluene  1.0E‐04  4.6E‐06 1.8E‐04 1.4E‐06 9.8E‐06  2.3E‐04 2.1E‐04 3.2E‐04

Xylenes  5.9E‐05  2.7E‐06 1.0E‐04 8.4E‐07 5.8E‐06  1.4E‐04 1.2E‐04 1.9E‐04

Ethylbenzene  7.7E‐06  3.6E‐07 1.4E‐05 1.1E‐07 7.6E‐07  1.8E‐05 1.6E‐05 2.5E‐05

Dioxins  9.2E‐11  4.2E‐12 1.6E‐10 1.3E‐12 9.0E‐12  2.1E‐10 1.9E‐10 2.9E‐10

Furans  8.6E‐11  3.9E‐12 1.5E‐10 1.2E‐12 8.4E‐12  2.0E‐10 1.8E‐10 2.7E‐10

Hydrogen Sulfide  2.4E‐06  1.1E‐07 4.2E‐06 3.4E‐08 2.4E‐07  5.6E‐06 5.1E‐06 7.7E‐06

Page 32: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

32  

 Table 23 (part 2/2). Airborne offset emissions associated with avoided peat use (kg/Mg incoming). 

Newsprint Corr. 

Cardboard  Office Paper  Magazines  3rd Class Mail 

Folding Containers/Paper Bags 

Paper ‐ Non‐recyclable  Inert 

CO2 ‐ Fossil  1.8E+01  1.1E+01 9.3E+00 1.2E+01 6.2E+00  9.4E+00 6.0E+00 1.7E‐03

CO2 ‐ Biogenic  2.7E‐01  1.6E‐01 1.4E‐01 1.7E‐01 9.2E‐02  1.4E‐01 8.9E‐02 2.6E‐05

CO2 ‐ Stored  2.1E‐05  1.2E‐05 1.0E‐05 1.3E‐05 7.0E‐06  1.1E‐05 6.8E‐06 2.0E‐09

CH4 ‐ Fossil  3.0E‐01  1.8E‐01 1.5E‐01 2.0E‐01 1.0E‐01  1.6E‐01 9.9E‐02 2.9E‐05

CH4 ‐ Biogenic  1.0E‐04  6.0E‐05 5.1E‐05 6.5E‐05 3.4E‐05  5.2E‐05 3.3E‐05 9.6E‐09

Nitrous Oxide  2.3E‐03  1.3E‐03 1.2E‐03 1.5E‐03 7.7E‐04  1.2E‐03 7.4E‐04 2.2E‐07

Particulates (Total)  4.7E‐01  2.8E‐01 2.4E‐01 3.0E‐01 1.6E‐01  2.4E‐01 1.5E‐01 4.5E‐05

PM10  1.0E‐02  6.0E‐03 5.2E‐03 6.6E‐03 3.5E‐03  5.3E‐03 3.3E‐03 9.7E‐07

PM‐2.5  4.9E‐04  2.9E‐04 2.5E‐04 3.1E‐04 1.6E‐04  2.5E‐04 1.6E‐04 4.6E‐08

Nitrogen Oxides  6.6E‐02  3.9E‐02 3.3E‐02 4.2E‐02 2.2E‐02  3.4E‐02 2.2E‐02 6.2E‐06

NMVOCs  3.1E‐03  1.8E‐03 1.6E‐03 2.0E‐03 1.1E‐03  1.6E‐03 1.0E‐03 3.0E‐07

Sulfur Oxides  1.2E‐01  7.1E‐02 6.1E‐02 7.8E‐02 4.1E‐02  6.2E‐02 3.9E‐02 1.1E‐05

Carbon Monoxide  3.8E‐02  2.3E‐02 1.9E‐02 2.5E‐02 1.3E‐02  2.0E‐02 1.2E‐02 3.6E‐06

Ammonia  9.6E‐05  5.7E‐05 4.9E‐05 6.2E‐05 3.3E‐05  5.0E‐05 3.1E‐05 9.1E‐09

Lead  1.2E‐05  7.3E‐06 6.3E‐06 8.0E‐06 4.2E‐06  6.4E‐06 4.1E‐06 1.2E‐09

Hydrochloric acid  1.6E‐03  9.2E‐04 7.9E‐04 1.0E‐03 5.3E‐04  8.0E‐04 5.1E‐04 1.5E‐07

Mercury  7.1E‐06  4.2E‐06 3.6E‐06 4.6E‐06 2.4E‐06  3.7E‐06 2.3E‐06 6.7E‐10

Benzene  3.3E‐04  2.0E‐04 1.7E‐04 2.1E‐04 1.1E‐04  1.7E‐04 1.1E‐04 3.2E‐08

Chloroform  1.7E‐07  9.9E‐08 8.5E‐08 1.1E‐07 5.7E‐08  8.6E‐08 5.5E‐08 1.6E‐11

Carbon tetrachloride  5.2E‐09  3.1E‐09 2.6E‐09 3.4E‐09 1.8E‐09  2.7E‐09 1.7E‐09 4.9E‐13

Ethylene dichloride  3.7E‐07  2.2E‐07 1.9E‐07 2.4E‐07 1.3E‐07  1.9E‐07 1.2E‐07 3.5E‐11

Methylene chloride  8.8E‐07  5.2E‐07 4.5E‐07 5.7E‐07 3.0E‐07  4.5E‐07 2.9E‐07 8.4E‐11

Trichloroethene  4.2E‐08  2.5E‐08 2.1E‐08 2.7E‐08 1.4E‐08  2.2E‐08 1.4E‐08 4.0E‐12

Tetrachloroethene  9.2E‐08  5.4E‐08 4.7E‐08 5.9E‐08 3.1E‐08  4.7E‐08 3.0E‐08 8.7E‐12

Vinyl chloride  2.1E‐09  1.3E‐09 1.1E‐09 1.4E‐09 7.2E‐10  1.1E‐09 7.0E‐10 2.0E‐13

Toluene  1.9E‐04  1.2E‐04 9.9E‐05 1.3E‐04 6.6E‐05  1.0E‐04 6.4E‐05 1.8E‐08

Xylenes  1.1E‐04  6.8E‐05 5.8E‐05 7.4E‐05 3.9E‐05  5.9E‐05 3.7E‐05 1.1E‐08

Ethylbenzene  1.5E‐05  8.9E‐06 7.6E‐06 9.7E‐06 5.1E‐06  7.7E‐06 4.9E‐06 1.4E‐09

Dioxins  1.8E‐10  1.1E‐10 9.0E‐11 1.2E‐10 6.0E‐11  9.2E‐11 5.8E‐11 1.7E‐14

Furans  1.7E‐10  9.8E‐11 8.4E‐11 1.1E‐10 5.6E‐11  8.6E‐11 5.4E‐11 1.6E‐14

Hydrogen Sulfide  4.7E‐06  2.8E‐06 2.4E‐06 3.0E‐06 1.6E‐06  2.4E‐06 1.5E‐06 4.4E‐10

Page 33: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

33  

 

Table 24 (part 1/2). Waterborne offset emissions associated with avoided peat use (kg/Mg incoming). 

Leaves  Grass  Branches Veg. Food Waste 

Non‐Veg Food Waste  Wood  Textiles 

Misc. Organic 

Dissolved Solids  2.0E‐01  9.0E‐03 3.4E‐01 2.8E‐03 1.9E‐02  4.5E‐01 4.1E‐01 6.2E‐01

Suspended Solids  2.1E+00  9.5E‐02 3.6E+00 2.9E‐02 2.0E‐01  4.7E+00 4.3E+00 6.6E+00

BOD  2.8E‐03  1.3E‐04 4.9E‐03 4.0E‐05 2.7E‐04  6.4E‐03 5.9E‐03 8.9E‐03

COD  2.9E‐03  1.3E‐04 5.0E‐03 4.1E‐05 2.8E‐04  6.6E‐03 6.0E‐03 9.2E‐03

Sulfate  2.0E+00  9.0E‐02 3.4E+00 2.8E‐02 1.9E‐01  4.5E+00 4.1E+00 6.3E+00

Iron  9.4E‐01  4.3E‐02 1.6E+00 1.3E‐02 9.2E‐02  2.2E+00 2.0E+00 3.0E+00

Ammonia  8.0E‐05  3.7E‐06 1.4E‐04 1.1E‐06 7.8E‐06  1.8E‐04 1.7E‐04 2.6E‐04

Copper  3.1E‐05  1.4E‐06 5.5E‐05 4.5E‐07 3.1E‐06  7.2E‐05 6.6E‐05 1.0E‐04

Cadmium  3.6E‐06  1.7E‐07 6.4E‐06 5.2E‐08 3.6E‐07  8.4E‐06 7.7E‐06 1.2E‐05

Arsenic  7.1E‐06  3.3E‐07 1.2E‐05 1.0E‐07 6.9E‐07  1.6E‐05 1.5E‐05 2.3E‐05

Mercury  6.7E‐08  3.1E‐09 1.2E‐07 9.5E‐10 6.5E‐09  1.5E‐07 1.4E‐07 2.1E‐07

Phosphate  1.1E‐03  4.8E‐05 1.9E‐03 1.5E‐05 1.0E‐04  2.4E‐03 2.2E‐03 3.4E‐03

Selenium  8.0E‐06  3.7E‐07 1.4E‐05 1.1E‐07 7.9E‐07  1.9E‐05 1.7E‐05 2.6E‐05

Chromium  5.3E‐06  2.4E‐07 9.3E‐06 7.5E‐08 5.2E‐07  1.2E‐05 1.1E‐05 1.7E‐05

Lead  5.6E‐06  2.6E‐07 9.8E‐06 8.0E‐08 5.5E‐07  1.3E‐05 1.2E‐05 1.8E‐05

Zinc  1.9E‐04  8.8E‐06 3.4E‐04 2.7E‐06 1.9E‐05  4.4E‐04 4.0E‐04 6.1E‐04

Barium  2.6E‐03  1.2E‐04 4.6E‐03 3.8E‐05 2.6E‐04  6.1E‐03 5.6E‐03 8.5E‐03

Silver  9.4E‐06  4.3E‐07 1.6E‐05 1.3E‐07 9.1E‐07  2.2E‐05 2.0E‐05 3.0E‐05

Nitrate  1.5E‐04  6.9E‐06 2.6E‐04 2.1E‐06 1.5E‐05  3.5E‐04 3.2E‐04 4.8E‐04

Benzene  7.6E‐06  3.5E‐07 1.3E‐05 1.1E‐07 7.4E‐07  1.7E‐05 1.6E‐05 2.4E‐05

Chloroform  1.8E‐12  8.4E‐14 3.2E‐12 2.6E‐14 1.8E‐13  4.2E‐12 3.8E‐12 5.8E‐12

Ethylene dichloride  2.7E‐10  1.3E‐11 4.8E‐10 3.9E‐12 2.7E‐11  6.3E‐10 5.7E‐10 8.7E‐10

Methylene chloride  3.3E‐08  1.5E‐09 5.8E‐08 4.7E‐10 3.2E‐09  7.6E‐08 7.0E‐08 1.1E‐07

Vinyl chloride  1.2E‐11  5.7E‐13 2.2E‐11 1.8E‐13 1.2E‐12  2.8E‐11 2.6E‐11 3.9E‐11

Toluene  7.3E‐06  3.3E‐07 1.3E‐05 1.0E‐07 7.1E‐07  1.7E‐05 1.5E‐05 2.3E‐05

Xylenes  4.0E‐06  1.8E‐07 6.9E‐06 5.6E‐08 3.9E‐07  9.1E‐06 8.3E‐06 1.3E‐05

Ethylbenzene  4.8E‐07  2.2E‐08 8.4E‐07 6.8E‐09 4.7E‐08  1.1E‐06 1.0E‐06 1.5E‐06

Hydrocarbons unspecified 

1.3E‐06  6.0E‐08 2.3E‐06 1.9E‐08 1.3E‐07  3.0E‐06 2.8E‐06 4.2E‐06

 

Page 34: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

34  

Table 24 (part 2/2). Waterborne offset emissions associated with avoided peat use (kg/Mg incoming). 

Newsprint Corr. 

Cardboard  Office Paper  Magazines  3rd Class Mail 

Folding Containers/Paper Bags 

Paper ‐ Non‐recyclable  Inert 

Dissolved Solids  3.8E‐01  2.2E‐01 1.9E‐01 2.4E‐01 1.3E‐01  2.0E‐01 1.2E‐01 3.6E‐05

Suspended Solids  4.0E+00  2.4E+00 2.0E+00 2.6E+00 1.4E+00  2.1E+00 1.3E+00 3.8E‐04

BOD  5.4E‐03  3.2E‐03 2.7E‐03 3.5E‐03 1.8E‐03  2.8E‐03 1.8E‐03 5.1E‐07

COD  5.5E‐03  3.3E‐03 2.8E‐03 3.6E‐03 1.9E‐03  2.9E‐03 1.8E‐03 5.3E‐07

Sulfate  3.8E+00  2.3E+00 1.9E+00 2.5E+00 1.3E+00  2.0E+00 1.2E+00 3.6E‐04

Iron  1.8E+00  1.1E+00 9.3E‐01 1.2E+00 6.2E‐01  9.4E‐01 6.0E‐01 1.7E‐04

Ammonia  1.5E‐04  9.2E‐05 7.8E‐05 1.0E‐04 5.2E‐05  8.0E‐05 5.1E‐05 1.5E‐08

Copper  6.1E‐05  3.6E‐05 3.1E‐05 3.9E‐05 2.1E‐05  3.1E‐05 2.0E‐05 5.8E‐09

Cadmium  7.1E‐06  4.2E‐06 3.6E‐06 4.6E‐06 2.4E‐06  3.6E‐06 2.3E‐06 6.7E‐10

Arsenic  1.4E‐05  8.2E‐06 7.0E‐06 8.9E‐06 4.7E‐06  7.1E‐06 4.5E‐06 1.3E‐09

Mercury  1.3E‐07  7.7E‐08 6.6E‐08 8.3E‐08 4.4E‐08  6.7E‐08 4.2E‐08 1.2E‐11

Phosphate  2.0E‐03  1.2E‐03 1.0E‐03 1.3E‐03 6.9E‐04  1.1E‐03 6.7E‐04 1.9E‐07

Selenium  1.6E‐05  9.2E‐06 7.9E‐06 1.0E‐05 5.3E‐06  8.1E‐06 5.1E‐06 1.5E‐09

Chromium  1.0E‐05  6.1E‐06 5.2E‐06 6.6E‐06 3.5E‐06  5.3E‐06 3.4E‐06 9.7E‐10

Lead  1.1E‐05  6.4E‐06 5.5E‐06 7.0E‐06 3.7E‐06  5.6E‐06 3.6E‐06 1.0E‐09

Zinc  3.7E‐04  2.2E‐04 1.9E‐04 2.4E‐04 1.3E‐04  1.9E‐04 1.2E‐04 3.5E‐08

Barium  5.1E‐03  3.0E‐03 2.6E‐03 3.3E‐03 1.7E‐03  2.7E‐03 1.7E‐03 4.9E‐07

Silver  1.8E‐05  1.1E‐05 9.2E‐06 1.2E‐05 6.1E‐06  9.4E‐06 5.9E‐06 1.7E‐09

Nitrate  2.9E‐04  1.7E‐04 1.5E‐04 1.9E‐04 9.9E‐05  1.5E‐04 9.6E‐05 2.8E‐08

Benzene  1.5E‐05  8.7E‐06 7.5E‐06 9.5E‐06 5.0E‐06  7.6E‐06 4.8E‐06 1.4E‐09

Chloroform  3.5E‐12  2.1E‐12 1.8E‐12 2.3E‐12 1.2E‐12  1.8E‐12 1.2E‐12 3.4E‐16

Ethylene dichloride  5.3E‐10  3.1E‐10 2.7E‐10 3.4E‐10 1.8E‐10  2.7E‐10 1.7E‐10 5.0E‐14

Methylene chloride  6.4E‐08  3.8E‐08 3.3E‐08 4.1E‐08 2.2E‐08  3.3E‐08 2.1E‐08 6.1E‐12

Vinyl chloride  2.4E‐11  1.4E‐11 1.2E‐11 1.5E‐11 8.1E‐12  1.2E‐11 7.8E‐12 2.3E‐15

Toluene  1.4E‐05  8.4E‐06 7.2E‐06 9.1E‐06 4.8E‐06  7.3E‐06 4.6E‐06 1.3E‐09

Xylenes  7.7E‐06  4.5E‐06 3.9E‐06 5.0E‐06 2.6E‐06  4.0E‐06 2.5E‐06 7.3E‐10

Ethylbenzene  9.2E‐07  5.5E‐07 4.7E‐07 6.0E‐07 3.1E‐07  4.8E‐07 3.0E‐07 8.8E‐11

Hydrocarbons unspecified 

2.5E‐06  1.5E‐06 1.3E‐06 1.6E‐06 8.6E‐07  1.3E‐06 8.3E‐07 2.4E‐10

 

 

Page 35: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

35  

Table 25 and 24 show the airborne and waterborne fertilizer offsets associated with land application of compost, respectively. 

Table 25 (part 1/2). Airborne offset emissions associated with avoided fertilizer use (kg/Mg incoming). 

Leaves  Grass  Branches Veg. Food Waste 

Non‐Veg Food Waste  Wood  Textiles 

Misc. Organic 

CO2 ‐ Fossil  8.5E+00  5.6E+00 6.5E+00 5.0E+00 3.3E+01  5.4E+00 2.6E+01 7.3E+00

CO2 ‐ Biogenic  9.6E‐02  3.4E‐02 1.2E‐01 4.4E‐02 3.3E‐01  2.5E‐02 1.8E‐01 6.5E‐02

CO2 ‐ Stored  3.1E‐07  2.9E‐07 1.2E‐07 2.2E‐07 1.6E‐06  2.9E‐07 1.4E‐06 3.3E‐07

CH4 ‐ Fossil  2.7E‐02  2.1E‐02 1.7E‐02 1.7E‐02 1.1E‐01  2.0E‐02 9.1E‐02 2.5E‐02

CH4 ‐ Biogenic  2.3E‐04  7.3E‐05 2.9E‐04 1.0E‐04 7.9E‐04  4.8E‐05 3.9E‐04 1.5E‐04

Nitrous Oxide  2.8E‐04  1.8E‐04 2.3E‐04 1.6E‐04 9.3E‐04  1.7E‐04 7.4E‐04 2.3E‐04

Particulates (Total)  1.0E‐02  4.6E‐03 1.1E‐02 5.2E‐03 3.9E‐02  3.8E‐03 2.4E‐02 7.7E‐03

PM10  5.6E‐03  2.6E‐03 5.8E‐03 2.9E‐03 2.1E‐02  2.2E‐03 1.3E‐02 4.2E‐03

PM‐2.5  3.9E‐03  2.3E‐03 3.4E‐03 2.2E‐03 1.6E‐02  2.1E‐03 1.1E‐02 3.2E‐03

Nitrogen Oxides  2.0E‐02  1.0E‐02 1.9E‐02 1.0E‐02 7.0E‐02  9.2E‐03 4.8E‐02 1.5E‐02

NMVOCs  2.7E‐03  1.6E‐03 2.3E‐03 1.5E‐03 9.9E‐03  1.5E‐03 7.3E‐03 2.2E‐03

Sulfur Oxides  1.5E‐01  6.5E‐02 1.6E‐01 7.2E‐02 5.3E‐01  5.3E‐02 3.2E‐01 1.1E‐01

Carbon Monoxide  1.3E‐02  8.6E‐03 1.0E‐02 7.7E‐03 5.1E‐02  8.2E‐03 4.0E‐02 1.1E‐02

Ammonia  1.8E‐04  6.0E‐05 2.2E‐04 7.9E‐05 5.5E‐04  4.2E‐05 2.9E‐04 1.1E‐04

Lead  3.8E‐06  1.5E‐06 4.4E‐06 1.8E‐06 1.4E‐05  1.1E‐06 7.6E‐06 2.6E‐06

Hydrochloric acid  3.2E‐04  1.7E‐04 3.1E‐04 1.7E‐04 1.1E‐03  1.5E‐04 7.6E‐04 2.4E‐04

Mercury  3.5E‐07  2.4E‐07 2.5E‐07 2.1E‐07 1.5E‐06  2.3E‐07 1.1E‐06 3.1E‐07

Benzene  1.6E‐04  1.3E‐04 9.1E‐05 1.0E‐04 6.3E‐04  1.3E‐04 5.7E‐04 1.5E‐04

Chloroform  8.3E‐09  6.1E‐09 5.4E‐09 5.2E‐09 3.7E‐08  5.9E‐09 3.0E‐08 7.8E‐09

Carbon tetrachloride  3.3E‐08  1.0E‐08 4.2E‐08 1.4E‐08 9.0E‐08  6.7E‐09 4.4E‐08 2.0E‐08

Ethylene dichloride  2.7E‐05  7.8E‐06 3.5E‐05 1.2E‐05 9.3E‐05  4.9E‐06 4.5E‐05 1.7E‐05

Methylene chloride  1.6E‐07  1.7E‐07 3.0E‐08 1.2E‐07 8.5E‐07  1.8E‐07 8.1E‐07 1.9E‐07

Trichloroethene  1.5E‐09  1.5E‐09 3.8E‐10 1.1E‐09 7.8E‐09  1.6E‐09 7.2E‐09 1.7E‐09

Tetrachloroethene  5.3E‐09  5.6E‐09 1.1E‐09 4.1E‐09 2.8E‐08  5.8E‐09 2.6E‐08 6.1E‐09

Vinyl chloride  5.7E‐08  1.8E‐08 7.2E‐08 2.5E‐08 2.0E‐07  1.2E‐08 9.8E‐08 3.7E‐08

Toluene  2.2E‐04  1.8E‐04 1.1E‐04 1.4E‐04 8.5E‐04  1.8E‐04 7.8E‐04 2.1E‐04

Xylenes  1.3E‐04  1.1E‐04 7.2E‐05 8.5E‐05 5.1E‐04  1.1E‐04 4.7E‐04 1.3E‐04

Ethylbenzene  1.7E‐05  1.4E‐05 8.3E‐06 1.1E‐05 6.5E‐05  1.4E‐05 6.0E‐05 1.6E‐05

Dioxins  2.1E‐11  1.9E‐11 8.8E‐12 1.4E‐11 9.1E‐11  1.9E‐11 8.4E‐11 2.1E‐11

Furans  2.4E‐06  6.9E‐07 3.0E‐06 1.0E‐06 8.2E‐06  4.3E‐07 4.0E‐06 1.5E‐06

Hydrogen Sulfide  1.5E‐05  4.8E‐06 1.8E‐05 6.5E‐06 4.9E‐05  3.3E‐06 2.5E‐05 9.5E‐06

Page 36: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

36  

 Table 25 (part 2/2). Airborne offset emissions associated with avoided fertilizer use (kg/Mg incoming). 

Newsprint Corr. 

Cardboard  Office Paper  Magazines  3rd Class Mail 

Folding Containers/Paper Bags 

Paper ‐ Non‐recyclable  Inert 

CO2 ‐ Fossil  8.5E‐01  8.8E‐01 7.2E‐01 1.2E+00 2.3E+00  1.3E+00 3.4E+00 0.0E+00

CO2 ‐ Biogenic  5.9E‐03  8.2E‐03 3.7E‐03 1.3E‐02 1.3E‐02  8.9E‐03 3.2E‐02 0.0E+00

CO2 ‐ Stored  4.0E‐08  4.1E‐08 4.0E‐08 4.8E‐08 1.2E‐07  7.0E‐08 1.6E‐07 0.0E+00

CH4 ‐ Fossil  3.1E‐03  3.0E‐03 2.7E‐03 3.7E‐03 8.5E‐03  4.8E‐03 1.1E‐02 0.0E+00

CH4 ‐ Biogenic  1.3E‐05  1.9E‐05 7.3E‐06 3.1E‐05 2.8E‐05  1.9E‐05 7.5E‐05 0.0E+00

Nitrous Oxide  2.8E‐05  2.7E‐05 2.1E‐05 3.6E‐05 7.2E‐05  4.0E‐05 1.0E‐04 0.0E+00

Particulates (Total)  7.5E‐04  9.7E‐04 5.4E‐04 1.4E‐03 1.9E‐03  1.2E‐03 3.8E‐03 0.0E+00

PM10  4.2E‐04  5.3E‐04 3.2E‐04 7.7E‐04 1.1E‐03  6.7E‐04 2.1E‐03 0.0E+00

PM‐2.5  3.4E‐04  4.0E‐04 2.9E‐04 5.5E‐04 9.4E‐04  5.7E‐04 1.6E‐03 0.0E+00

Nitrogen Oxides  1.6E‐03  1.8E‐03 1.2E‐03 2.6E‐03 4.2E‐03  2.5E‐03 7.1E‐03 0.0E+00

NMVOCs  2.5E‐04  2.7E‐04 2.0E‐04 3.6E‐04 6.6E‐04  3.9E‐04 1.0E‐03 0.0E+00

Sulfur Oxides  1.0E‐02  1.3E‐02 7.5E‐03 2.0E‐02 2.6E‐02  1.6E‐02 5.2E‐02 0.0E+00

Carbon Monoxide  1.3E‐03  1.4E‐03 1.1E‐03 1.8E‐03 3.6E‐03  2.1E‐03 5.3E‐03 0.0E+00

Ammonia  1.1E‐05  1.4E‐05 5.8E‐06 2.3E‐05 2.3E‐05  1.5E‐05 5.5E‐05 0.0E+00

Lead  2.4E‐07  3.3E‐07 1.6E‐07 5.1E‐07 5.7E‐07  3.7E‐07 1.3E‐06 0.0E+00

Hydrochloric acid  2.6E‐05  3.0E‐05 2.0E‐05 4.2E‐05 6.7E‐05  4.0E‐05 1.1E‐04 0.0E+00

Mercury  3.5E‐08  3.8E‐08 3.2E‐08 5.0E‐08 1.0E‐07  5.9E‐08 1.5E‐07 0.0E+00

Benzene  1.9E‐05  1.8E‐05 1.7E‐05 2.2E‐05 5.4E‐05  3.0E‐05 6.9E‐05 0.0E+00

Chloroform  8.8E‐10  9.6E‐10 8.2E‐10 1.2E‐09 2.5E‐09  1.5E‐09 3.8E‐09 0.0E+00

Carbon tetrachloride  1.9E‐09  2.4E‐09 8.9E‐10 3.9E‐09 3.7E‐09  2.4E‐09 9.0E‐09 0.0E+00

Ethylene dichloride  1.4E‐06  2.2E‐06 7.8E‐07 3.6E‐06 3.0E‐06  2.1E‐06 8.8E‐06 0.0E+00

Methylene chloride  2.3E‐08  2.3E‐08 2.4E‐08 2.6E‐08 7.3E‐08  4.2E‐08 9.0E‐08 0.0E+00

Trichloroethene  2.1E‐10  2.1E‐10 2.2E‐10 2.4E‐10 6.5E‐10  3.7E‐10 8.2E‐10 0.0E+00

Tetrachloroethene  7.6E‐10  7.4E‐10 7.9E‐10 8.4E‐10 2.4E‐09  1.4E‐09 3.0E‐09 0.0E+00

Vinyl chloride  3.2E‐09  4.7E‐09 1.8E‐09 7.5E‐09 6.9E‐09  4.8E‐09 1.9E‐08 0.0E+00

Toluene  2.7E‐05  2.4E‐05 2.4E‐05 3.0E‐05 7.6E‐05  4.2E‐05 9.3E‐05 0.0E+00

Xylenes  1.6E‐05  1.5E‐05 1.4E‐05 1.8E‐05 4.5E‐05  2.5E‐05 5.6E‐05 0.0E+00

Ethylbenzene  2.0E‐06  1.9E‐06 1.8E‐06 2.3E‐06 5.8E‐06  3.2E‐06 7.1E‐06 0.0E+00

Dioxins  2.7E‐12  2.5E‐12 2.6E‐12 3.0E‐12 7.9E‐12  4.5E‐12 9.9E‐12 0.0E+00

Furans  1.2E‐07  2.0E‐07 6.8E‐08 3.1E‐07 2.6E‐07  1.9E‐07 7.8E‐07 0.0E+00

Hydrogen Sulfide  8.4E‐07  1.2E‐06 4.9E‐07 1.9E‐06 1.8E‐06  1.2E‐06 4.8E‐06 0.0E+00

Page 37: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

37  

 Table 26 (part 1/2). Waterborne offset emissions associated with avoided fertilizer use (kg/Mg incoming). 

Leaves  Grass  Branches Veg. Food Waste 

Non‐Veg Food Waste  Wood  Textiles 

Misc. Organic 

Dissolved Solids  3.2E‐01  2.8E‐01 1.5E‐01 2.1E‐01 1.3E+00  2.8E‐01 1.2E+00 3.2E‐01

Suspended Solids  1.5E‐02  8.5E‐03 1.4E‐02 8.3E‐03 5.9E‐02  7.7E‐03 4.1E‐02 1.2E‐02

BOD  8.5E‐03  3.4E‐03 9.7E‐03 4.0E‐03 2.9E‐02  2.6E‐03 1.7E‐02 5.9E‐03

COD  9.0E‐03  2.9E‐03 1.1E‐02 4.0E‐03 3.0E‐02  2.0E‐03 1.5E‐02 5.8E‐03

Sulfate  2.0E‐01  6.6E‐02 2.5E‐01 8.7E‐02 5.1E‐01  4.8E‐02 2.6E‐01 1.2E‐01

Iron  5.9E‐03  2.3E‐03 6.8E‐03 2.8E‐03 2.0E‐02  1.8E‐03 1.2E‐02 4.1E‐03

Ammonia  2.0E‐04  1.2E‐04 1.7E‐04 1.1E‐04 7.6E‐04  1.2E‐04 5.7E‐04 1.7E‐04

Copper  1.3E‐04  4.0E‐05 1.6E‐04 5.7E‐05 4.4E‐04  2.6E‐05 2.2E‐04 8.3E‐05

Cadmium  1.7E‐05  5.2E‐06 2.2E‐05 7.5E‐06 5.9E‐05  3.4E‐06 2.9E‐05 1.1E‐05

Arsenic  2.7E‐05  9.3E‐06 3.2E‐05 1.2E‐05 9.2E‐05  6.6E‐06 4.9E‐05 1.8E‐05

Mercury  1.1E‐05  3.4E‐06 1.5E‐05 5.0E‐06 4.0E‐05  2.1E‐06 1.9E‐05 7.3E‐06

Phosphate  5.5E‐03  1.9E‐03 6.6E‐03 2.5E‐03 1.8E‐02  1.4E‐03 9.7E‐03 3.6E‐03

Selenium  7.5E‐06  2.6E‐06 9.1E‐06 3.4E‐06 2.6E‐05  1.9E‐06 1.4E‐05 5.0E‐06

Chromium  6.4E‐05  2.2E‐05 7.7E‐05 2.9E‐05 2.3E‐04  1.6E‐05 1.2E‐04 4.3E‐05

Lead  6.4E‐05  2.1E‐05 8.0E‐05 2.9E‐05 2.2E‐04  1.4E‐05 1.1E‐04 4.2E‐05

Zinc  4.5E‐04  1.5E‐04 5.6E‐04 2.0E‐04 1.5E‐03  1.0E‐04 7.8E‐04 2.9E‐04

Barium  2.9E‐03  2.6E‐03 1.2E‐03 2.0E‐03 1.2E‐02  2.7E‐03 1.2E‐02 3.0E‐03

Silver  1.5E‐05  1.3E‐05 7.0E‐06 1.0E‐05 6.1E‐05  1.3E‐05 5.6E‐05 1.5E‐05

Nitrate  1.3E‐02  1.3E‐02 4.0E‐03 9.4E‐03 6.5E‐02  1.3E‐02 5.9E‐02 1.4E‐02

Benzene  1.4E‐05  1.1E‐05 8.1E‐06 8.9E‐06 5.5E‐05  1.1E‐05 4.9E‐05 1.3E‐05

Chloroform  4.3E‐10  1.3E‐10 5.5E‐10 1.9E‐10 1.5E‐09  7.8E‐11 7.1E‐10 2.7E‐10

Ethylene dichloride  6.4E‐05  1.9E‐05 8.3E‐05 2.8E‐05 2.2E‐04  1.2E‐05 1.1E‐04 4.1E‐05

Methylene chloride  3.3E‐07  1.1E‐07 4.0E‐07 1.5E‐07 1.1E‐06  7.6E‐08 5.7E‐07 2.1E‐07

Vinyl chloride  7.2E‐10  2.3E‐10 9.0E‐10 3.2E‐10 2.5E‐09  1.5E‐10 1.2E‐09 4.6E‐10

Toluene  1.6E‐05  1.1E‐05 1.1E‐05 9.8E‐06 6.3E‐05  1.1E‐05 5.1E‐05 1.4E‐05

Xylenes  8.5E‐06  6.1E‐06 5.8E‐06 5.1E‐06 3.3E‐05  5.9E‐06 2.7E‐05 7.6E‐06

Ethylbenzene  1.2E‐06  7.8E‐07 1.0E‐06 7.0E‐07 4.6E‐06  7.3E‐07 3.5E‐06 1.0E‐06

Hydrocarbons unspecified 

5.1E‐06  2.4E‐06 5.2E‐06 2.6E‐06 1.8E‐05  2.1E‐06 1.2E‐05 3.8E‐06

 

 

Page 38: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

38  

 Table 26 (part 2/2). Waterborne offset emissions associated with avoided fertilizer use (kg/Mg incoming). 

Newsprint Corr. 

Cardboard  Office Paper  Magazines  3rd Class Mail 

Folding Containers/Paper Bags 

Paper ‐ Non‐recyclable  Inert 

Dissolved Solids  4.0E‐02  3.7E‐02 3.7E‐02 4.4E‐02 1.2E‐01  6.4E‐02 1.4E‐01 0.0E+00

Suspended Solids  1.3E‐03  1.5E‐03 1.1E‐03 2.1E‐03 3.5E‐03  2.1E‐03 6.0E‐03 0.0E+00

BOD  5.7E‐04  7.4E‐04 3.7E‐04 1.1E‐03 1.3E‐03  8.5E‐04 2.9E‐03 0.0E+00

COD  5.2E‐04  7.4E‐04 3.0E‐04 1.2E‐03 1.1E‐03  7.6E‐04 2.9E‐03 0.0E+00

Sulfate  1.3E‐02  1.4E‐02 5.9E‐03 2.3E‐02 2.5E‐02  1.5E‐02 5.3E‐02 0.0E+00

Iron  3.9E‐04  5.1E‐04 2.6E‐04 7.8E‐04 9.1E‐04  5.8E‐04 2.0E‐03 0.0E+00

Ammonia  1.9E‐05  2.0E‐05 1.6E‐05 2.7E‐05 5.1E‐05  3.0E‐05 7.9E‐05 0.0E+00

Copper  7.1E‐06  1.1E‐05 4.0E‐06 1.7E‐05 1.5E‐05  1.1E‐05 4.2E‐05 0.0E+00

Cadmium  9.3E‐07  1.4E‐06 5.3E‐07 2.3E‐06 2.0E‐06  1.4E‐06 5.6E‐06 0.0E+00

Arsenic  1.6E‐06  2.3E‐06 9.8E‐07 3.5E‐06 3.6E‐06  2.4E‐06 8.9E‐06 0.0E+00

Mercury  6.1E‐07  9.5E‐07 3.3E‐07 1.5E‐06 1.3E‐06  9.2E‐07 3.8E‐06 0.0E+00

Phosphate  3.3E‐04  4.5E‐04 2.0E‐04 7.1E‐04 7.3E‐04  4.8E‐04 1.8E‐03 0.0E+00

Selenium  4.5E‐07  6.3E‐07 2.7E‐07 9.8E‐07 1.0E‐06  6.7E‐07 2.5E‐06 0.0E+00

Chromium  3.8E‐06  5.5E‐06 2.4E‐06 8.5E‐06 8.6E‐06  5.8E‐06 2.2E‐05 0.0E+00

Lead  3.6E‐06  5.4E‐06 2.1E‐06 8.5E‐06 7.9E‐06  5.5E‐06 2.1E‐05 0.0E+00

Zinc  2.6E‐05  3.8E‐05 1.5E‐05 5.9E‐05 5.6E‐05  3.8E‐05 1.5E‐04 0.0E+00

Barium  3.8E‐04  3.5E‐04 3.6E‐04 4.1E‐04 1.1E‐03  6.2E‐04 1.4E‐03 0.0E+00

Silver  1.9E‐06  1.7E‐06 1.7E‐06 2.1E‐06 5.4E‐06  3.0E‐06 6.7E‐06 0.0E+00

Nitrate  1.7E‐03  1.7E‐03 1.8E‐03 2.0E‐03 5.3E‐03  3.1E‐03 6.9E‐03 0.0E+00

Benzene  1.6E‐06  1.5E‐06 1.5E‐06 1.9E‐06 4.6E‐06  2.6E‐06 6.0E‐06 0.0E+00

Chloroform  2.3E‐11  3.5E‐11 1.2E‐11 5.6E‐11 4.8E‐11  3.4E‐11 1.4E‐10 0.0E+00

Ethylene dichloride  3.4E‐06  5.3E‐06 1.8E‐06 8.5E‐06 7.1E‐06  5.1E‐06 2.1E‐05 0.0E+00

Methylene chloride  1.9E‐08  2.7E‐08 1.1E‐08 4.3E‐08 4.2E‐08  2.8E‐08 1.1E‐07 0.0E+00

Vinyl chloride  4.0E‐11  6.0E‐11 2.3E‐11 9.5E‐11 8.7E‐11  6.0E‐11 2.3E‐10 0.0E+00

Toluene  1.7E‐06  1.7E‐06 1.5E‐06 2.2E‐06 4.7E‐06  2.7E‐06 6.7E‐06 0.0E+00

Xylenes  9.0E‐07  9.0E‐07 7.8E‐07 1.2E‐06 2.5E‐06  1.4E‐06 3.5E‐06 0.0E+00

Ethylbenzene  1.2E‐07  1.2E‐07 9.8E‐08 1.7E‐07 3.2E‐07  1.9E‐07 4.8E‐07 0.0E+00

Hydrocarbons unspecified 

3.9E‐07  4.7E‐07 2.9E‐07 6.7E‐07 9.8E‐07  6.0E‐07 1.8E‐06 0.0E+00

 

Page 39: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

39  

Table 27 and 28 show the capital and operating costs, respectively, for the AD facility.  

Table 27. Capital costs associated with AD ($/Mgpy) 

Installed project cost (IPC)  208.75Total plant cost (TPC)  281.81Total land cost  2.48

Total capital costs  284.29

 

Table 28 (part 1/2). Operating costs from AD.  (kg/Mg incoming). Costs  Leaves  Grass Branches Veg. Food 

Waste Non‐Veg Food 

Waste Wood Textiles Misc. 

Organic 

AD variable O&M  1.49  1.49 1.49 1.49 1.49  1.49 1.49 1.49

Total equipment Cost  27.06  20.81 29.63 19.81 20.21  30.87 31.69 27.91

Manager/engineer cost  1.40  1.40 1.40 1.40 1.40  1.40 1.40 1.40

Laborer/admin cost  1.41  1.41 1.41 1.41 1.41  1.41 1.41 1.41

Overhead  0.28  0.28 0.28 0.28 0.28  0.28 0.28 0.28

Leachate treatment  6.41  2.03 8.21 2.90 5.40  7.94 8.99 7.10

Wood chips  0.76  0.15 1.02 0.05 0.09  1.14 1.22 0.84

Diesel  18.46  3.77 24.48 1.40 2.36  27.41 29.32 20.39

Revenue  Leaves  Grass Branches Veg. Food Waste 

Non‐Veg Food Waste 

Wood Textiles Misc. Organic 

Net electricity sales  4.39  3.51 4.59 13.10 26.79  ‐4.19 0.88 5.09

Product sales  22.52  3.92 30.08 1.68 3.14  33.27 37.74 30.65

Total Cost  30.38  23.90 33.24 13.95 2.72  42.86 37.17 25.09

       

 

Page 40: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

40  

Table 28 (part 2/2). Operating costs from AD.  (kg/Mg incoming). Costs 

Newsprint Corr. 

Cardboard  Office Paper  Magazines  3rd Class Mail 

Folding Containers/Paper 

Bags 

Paper ‐Non‐

recyclable  Inert 

AD variable O&M  1.49  1.49 1.49 1.49 1.49 1.49 1.49 1.49

Total equipment Cost  30.52  28.39 28.25 29.77 27.25 27.76 25.91 20.58

Manager/engineer cost  1.40  1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40 1.40

Laborer/admin cost  1.41  1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41 1.41

Overhead  0.28  0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28

Leachate treatment  8.38  8.39 9.38 9.37 9.59 7.81 7.86 0.84

Wood chips  1.10  0.89 0.88 1.03 0.78 0.83 0.65 0.12

Diesel  26.58  21.55 21.23 24.78 18.88 20.09 15.73 3.22

Revenue  Newsprint  Corr. Cardboard 

Office Paper Magazines 3rd Class Mail Folding Containers/Paper 

Bags 

Paper ‐Non‐

recyclable  Inert 

Net electricity sales  1.97  10.77 17.14 11.25 22.91 9.89 18.02 ‐5.82

Product sales  33.30  27.55 27.79 32.90 25.32 25.63 19.80 4.20

Total Cost  35.90  25.48 19.39 25.38 12.86 25.57 16.90 30.95

 

 

Page 41: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

41  

References

Arsova, L. (2010). Anaerobic digestion of food waste: Current status, problems and an alternative product. Master’s Thesis, New York, NY: Department of Earth and Environmental Engineering, Columbia University. http://www.seas.columbia.edu/earth/wtert/sofos/arsova_thesis.pdf 

Beck‐Friis, B., Smars, S., Jonsson, H., and Kirchmann, H., (2001) Gaseous emissions of carbon dioxide, ammonia, and nitrous oxide from organic household waste in a compost reactor under different temperature regimes. Journal of Agricultural Engineering Research, 78(4), p 423‐430. 

Berglund, M. & Börjesson, P. (2006) Assessment of energy performance in the life‐cycle of biogas production. Biomass and Bioenergy, 30,254–266. 

Boldrin, A.; Andersen, J.K.; Moller, J.; Christensen, T.H.; Favoino, E. (2009) Composting and compost utilization: accounting of greenhouse gases and global warming contributions Waste Manage. Res., 27 (8), 800‐812. 

Boldrin, A., Hartling, K.R., Laugen, M., and Christensen, T.H. (2010) Environmental inventory modelling of the use of compost and peat in growth media preparation Resources, Conservation and Recycling 54(12), 1250‐1260. 

Browne J.D., Murphy J.D., 2013. Assessment of the resource associated with biomethane from food waste, Applied Energy 104 (2013) 170–177. 

Bruun, S., Hansen, T.L., Christensen, T.H., Magid, J. & Jensen, L.S. (2006) Application of processed organic municipal solid waste on agricultural land: a scenario analysis. Environmnetal Modeling and Assessment, 11, 251‐265. 

Cadena, E., Colon, J., Sanchez, A., Font, X., and Artola, A. (2009) A methodology to determine gaseous emissions in a composting plant. Waste 

Management, 29(11) p. 2799‐2807. 

De la Cruz, F.B.; Barlaz, M.A. (2010) Estimation of waste component‐specific landfill decay rates using laboratory‐scale decomposition data. 

Environ. Sci. Technol,  44 (12), 4722‐4728. 

Davidsson Å., Gruvberger C., Christensen T.H., Hansen T.L., Jansen J.l.C., (2007). Methane yield in source‐sorted organic fraction of municipal 

solid waste, Waste Management 27, pp. 406 – 414. 

Anaerobic Digestion of Food Waste, (2008) East Bay Municipal Utility District, Oakland, CA, http://www.epa.gov/region9/organics/ad/EBMUDFinalReport.pdf 

Page 42: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

42  

EcoInvent v2.2 (2013), Swiss Centre for Life Cycle Inventories, http://www.ecoinvent.ch/. 

Eleazer, W. E.; Odle, W. S.; Wang, Y.; Barlaz, M. A. Biodegradability of Municipal Solid Waste Components in Laboratory‐Scale Landfills. (1997), 31, 911–917. 

ERG (2011). Final Background Information Document for Life‐Cycle Inventory Landfill Process Model. Eastern Research Group, Chantilly, VA.   

Hansen, T.L., Bhander, G.S., Christensen, T.H., Bruun, S. & Jensen, L.S. (2006) Life cycle modelling of environmental impacts of application of processed organic municipal solid waste on agricultural land (EASEWASTE). Waste Management & Research, 24, 153‐166. 

Heo, N.H., Park, S.C., Kang, H., (2004). Effects of mixture ratio and hydraulic retention time on single‐stage anaerobic co‐digestion of food waste and waste activated sludge. J. Environ. Sci. Health A39 (7), 1739–1756. 

Karellas, Sotirios. (2010). Development of an investment decision tool for biogas production from agricultural waste, Renew Sust Energ Rev, 14(4), 1273‐1282.  

Keener, H. M., C. Marugg, R. C. Hansen and H. A. J. Hoitink. (1993). Optimizing the efficiency of the composting process. In Science and Engineering of Composting: Design,Environmental, Microbiological, and Utilization Aspects,pp. 59‐94. Worthington, Ohio: Renaissance Publications. 

Komilis, D. P.; Ham, R. K. (2004). Life‐Cycle Inventory of Municipal Solid Waste and Yard Waste Windrow Composting in the United States. J. Env Eng, 130(11), 1390–1400.  Lassaux, S.; Renzoni, R.; Germain, A. (2007) LCA Case Studies Life Cycle Assessment of Water from the Pumping Station to the Wastewater Treatment Plant. 12, 118–126.  Levis, J. W.; Barlaz, M. A. (2011). What is the most environmentally beneficially way to treat commercial food waste? Environ. Sci. Technol,  45 (17), 7438‐7444. 

Mohan S, Bindu BK. (2008). Effect of phase separation on anaerobic digestion of kitchen waste. NRC Research Press, jees.nrc.ca; Feb. 19, 2008. 

Nielsen, M. and Illerup, J.B. (2006): Danish emission inventories for stationary combustion plants. Inventories until year 2003. Research Notes NERI No. 229. National Environmental Research Institute, Denmark.  

Page 43: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

43  

NRAES (1998) Composting for municipalities: Planning and Design Considerations; Natural Resource, Agriculture, and Engineering Service: Ithaca, New York, 1998.  Nunnally, S.W. (2007) Construction Methods and Management. 7th Ed. Pearson Prentice Hall, Columbus, OH.   Riber, C., Petersen, C. and Christensen, T.H. (2009): Chemical composition of material fractions in Danish household waste. Waste Manage., 29, 1251–1257. 

Rodriguez‐Garcia, G.; Molinos‐Senante, M.; Hospido, a; Hernández‐Sancho, F.; Moreira, M. T.; Feijoo, G. (2011). Environmental and economic profile of six typologies of wastewater treatment plants. Water research, 45, 5997–6010. 

Qiao W., Yan X., Ye J., Sun Y., Wang W., Zhang Z., (2011). Evaluation of biogas production from different biomass wastes with/without hydrothermal pretreatment, Renewable Energy 36 (2011) 3313‐3318. 

Sanscartier, D.; Maclean, H. L.; Saville, B. (2012). Electricity production from anaerobic digestion of household organic waste in Ontario: techno‐

economic and GHG emission analyses. Environ Sci Technol, 46, 1233–42. 

Schmidt. S., Welker. A, and Schmidt. T G. (2001): Vergleichende Untersuchung der Stoffstrome bei der Vergarung von Bio‐ und Restabfall. (Comparative assessment of mass !lows related to fermentation of organic waste. in German). Mull und Abfall. 33. 456‐460. 

Staley, B. F.; Xu, F.; Cowie, S. J.; Barlaz, M. A; Hater, G. R. (2006) Release of trace organic compounds during the decomposition of municipal solid waste components. Environ Sci Technol, 40, 5984–91. 

Trzcinski A.P. and Stuckey D.C., (2012). Determination of the Hydrolysis Constant in the Biochemical Methane Potential Test of Municipal Solid 

Waste, ENVIRONMENTAL ENGINEERING SCIENCE, Volume 29, Number 9. 

Tsilemou, K., Panagiotakopoulos, D., (2006) Approximate cost functions for solid waste treatment facilities. Waste Manage Res, 24, 310–322. 

U.S. EPA (2008) AP‐42, Fifth Edition, Volume I, Chapter 2: Solid Waste Disposal. 2.4 Municipal Solid Waste Landfills, Draft Section, October. URL: 

http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch02/draft/d02s04.pdf Link accessed: 05‐07‐2013.  

U.S. EPA (2006) Solid Waste Management and Greenhouse Gases: A Life‐Cycle Assessment of Emissions and Sinks http://www.epa.gov/climatechange/wycd/waste/downloads/fullreport.pdf Date accessed: 06‐02‐2010. 

Page 44: Anaerobic Digestion Process Model Documentationjwlevis/AD.pdfAnaerobic Digestion Process Model Documentation James W. Levis and Morton A. Barlaz North Carolina State University Raleigh,

44  

U.S. EPA (2013). Municipal Solid Waste in the United States:2011 Facts and Figures; EPA 530‐R‐13‐001; U.S. EPA, Office of Solid Waste: Washington, DC, 2013.  

U.S. Department of Agriculture. (2003). Agricultural chemical usage 2002 field crops summary, USDA: (Ag. Ch 1(03)), Washington, D.C. 

Wang, X.; Padgett, J. M.; Cruz, F. B. De; Barlaz, M. A. (2011) Wood Biodegradation in Laboratory‐Scale Landfills. Environ Sci Technol, 29(4) 6864–6871. 

Zhang Y., Banks C.J., Heaven S., (2012). Anaerobic digestion of two biodegradable municipal waste streams, Journal of Environmental Management 104 (2012) 166‐174. 

Zhang, R.; El‐Mashad, H. M.; Hartman, K.; Wang, F.; Liu, G.; Choate, C.; Gamble, P. (2007) Characterization of food waste as feedstock for 

anaerobic digestion. Bioresource technology, 98, 929–35.