Methods to accompany and evaluate the planning of CSO treatment concepts for complex sewer systems

Kai Klepiszewski, Stefanie Seiffert, Mario Regneri, Emmanuel Henry

Public Research Centre Henri Tudor, Luxembourg

7th International Conference on Sewer Processes & Networks,

28th August 2013

Background of the study• Planers & authorities confronted with comprehensive

simulation results for complex combined sewer systems

• Need to evaluate the performance of CSO treatment strategies

• Tools to assess

volume and substance flows

local treatment capabilities

local emissions

and to put it in a global context

• The simpler the better

Introduction

Development and test of three approaches• Simplified method to balance CSO emissions

• Sankey diagrams to illustrate volume and substance flows

• Indicator approach to analyse local loading conditions, treatment

capabilities and emissions in a global context of a system

Introduction

CSOT HeiderscheidV =220 m³ Qout = 9,0 l/sHeiderscheid

CSOT Eschdorf/EastV =330 m³ Qout = 11,0 l/sEschdorf/East

Eschdorf/West

GoesdorfCSOT GoesdorfV =190 m³ Qout = 9,0 l/s

BüderscheidCSOT BüderscheidV =90 m³ Qout = 4,0 l/s CSOT Dahl

V =270 m³ Qout = 6,0 l/s

Nocher-Route

CSOT Nocher-RouteV =157 m³ Qout = 6,0 l/s

Kaundorf

CSOT KaundorfV = 180 m³ Qout = 6,0 l/s

Waste Water Treatment Plant

CSOT NocherV =166 m³ Qout = 6,0 l/s

Nocher

Dahl

CSO Eschdorf/WestQout = 110 l/s

Combined Sewer Overflow

Combined Sewer Overflow Tank for First Flush Retention

Subcatchment (combined system)

Subcatchment (foul flow)

Sewer system

Waste Water Treatment Plant

Camping Bissen

Hotel Bissen

Camping Le Moulin

Fontaine d’OliereNutzung : Wohn/Gew.Ages = 17,7 haA red = 5,5 haBestand (2010):

497 EGWPrognose (2040 ):

580 EGW

Route de Longwy Nutzung: Wohn/Gew.Ages = 8,3 haA red = 4,2 haBestand (2010):

149 EGWPrognose (2040):

190 EGW

CRE/Z.A. Au Grand-Bis Nutzung: Gew.Ages = 20,1 haAred = - haBestand (2010):

96 EGWPrognose (2040):

410 EGW

Z.A . Fonderie /Z.A . CarpelNutzung : Wohn /Gew.Ages = 14,0 haA red = - haBestand (2010):

- EGWPrognose (2040 ):

271 EGW

P07

P06

P10/P11 P08 /P09

P02 /P04

Terre Noir /Lot. WissiNutzung : Wohn /Gew.Ages = 7,9 haA red = 2,4 haBestand (2010):

303 EGWPrognose (2040 ):

421 EGW

P01

Croix Saint PierreNutzung : Wohn /Gew.Ages = 30,9 haA red = 9,6 haBestand (2010):

997 EGWPrognose (2040 ):

1579 EGW

Oberer Chemin de BrouckNutzung : Wohn /Gew.Ages = 8,4 haA red = 3,8 haBestand (2010):

490 EGWPrognose (2040):

531 EGW

P05

P03

Unterer Chemin de BrouckNutzung : WohnAges = 2,0 haA red = 0,8 haBestand (2010):

29 EGWPrognose (2040):

84 EGW

Neiwiss /Route de LongwyNutzung : Wohn /Gew.Ages = 25,5 haA red = 11,2 haBestand (2010 ):

1034 EGWPrognose (2040):

1515 EGW

P12

P15

Lam./rue du MoulinNutzung: Wohn/Gew.Ages = 9,2 haAred = 1,5 haBestand (2010 ):

358 EGWPrognose (2040):

383 EGW

PAG

MaragoleAußengebietAges = 229 ,3 ha

ÜberlaufMaragole

P16

Pet. Route du Longwy Z.A.Nutzung: Wohn/Gew.Ages = 29,5 haAred = 14,0 haBestand (2010 ):

1806 EGWPrognose (2040):

3008 EGW

P18

PED/LycéeNutzung: Gew.Ages = 51,9 haAred = - haBestand (2010):

- EW 1851 EGW

Prognose (2040 ): - EW 1957 EGW

Kläranlage Pétange

P19/B25

Longwy, Athus /LiberationNutzung : Wohn /Gew.Ages = 41,8 haA red = 15,7 haBestand (2010):

1089 EGWPrognose (2040):

1405 EGW

P02/P04

GregoirNutzung : Wohn /Gew.Ages = 10,7 haA red = 6,3 haBestand (2010): 219 EGWPrognose (2040):

443 EGW

P23

P02/P04

GillardinNutzung: Wohn/Gew.Ages = 63,6 haAred = 31,3 haBestand (2010):

4916 EGWPrognose (2040 ):

7412 EGW

P22

KayserNutzung: Wohn/Gew.Ages = 21,9 haAred = 10,7 haBestand (2010):

1930 EGWPrognose (2040):

2143 EGW

P21

Pet. ResistanceNutzung: Wohn/Gew.Ages = 31,9 haAred = 12,3 haBestand (2010):

1369 EGWPrognose (2040):

1572 EGW

P20

Bomicht NordNutzung: Wohn /Gew.Ages = 5,7 haAred = 2,5 haBestand (2010):

302 EGWPrognose (2040 ):

302 EGW

B22

LingerNutzung: Wohn /Gew.Ages = 25,4 haAred = 8,3 haBestand (2010):

624 EGWPrognose (2040 ):

1175 EGW

B23

B21

B19

/B20

SKO 4701EB09Prima LineaV = 50 m³ QDr = 4,0 l/s

SKO 4701EB08Rodange BasV = 350 m³ QDr = 29,0 l/s

RÜ 4701ED11Qkrit = 20,0 l/s

FB 4701EB07FonderieV = 40 m³ QDr = 3,0 l/s

RÜB 4701EB15unterer Chemin de BrouckV = - m³ QDr = - l/s

RÜ 4701ED01Gare RodangeQkrit = 234,0 l/s

RÜ 4701ED14Rue de la GareQkrit = 685,0 l/s

DBN 4701EB02LamadelaineV = 3370 m³ QDr = 116 l/s

DBN 4701EB10STEP PétangeV = 3000 m³ QDr = 1070 l/s

SKU 4701EB16CollecteurV = 1770 m³ QDr = 1000 l/s

FBN 4701EB04AthusV = 235 m³ QDr = 13 l/s

P14/P17

Lamadelaine Süd / Lot. Rue Vieux MoulinNutzung: Wohn/Gew.Ages = 41 ,2 haAred = 10 ,6 haBestand (2010 ):

1166 EGWPrognose (2040):

1843 EGW

Rodange av . Gaasch/GareNutzung : Wohn /Gew.Ages = 104,6 haA red = 32,1 haBestand (2010):

3284 EGWPrognose (2040 ):

5239 EGW

P13

SKO 4701EB12GregoirV = 94 m³ QDr = 5 l/s

SKU 4701ED05HamerV = 675 m³ QDr = 70 l/s

SKU 4701ED06KayserV = 104 m³ QDr = 29 l/s

FBN 4701ED03PiscineV = 220 m³ QDr = 15 l/s

RÜ 4901EB05BomichtQDr = 35 l/s

RÜ 4901EB06LingerQDr = 120 l/s

Biff/RN 5/CactusNutzung: Wohn /Gew.Ages = 14,3 haAred = 4,3 haBestand (2010):

1765 EGWPrognose (2040):

1801 EGW

BomichtNutzung: Wohn /Gew. Ages = 16,9 haAred = 8,3 haBestand (2010):

791 EGWPrognose (2040):

799 EGW

RÜ 4901ED13CactusQkrit = 65 l/s

SKO 4901EB04BiffV = 169 m³ QDr = 6 l/s

B24

Cite ScolaireNutzung: Gew.Ages = 6,1 haAred = - haBestand (2010):

22 EGWPrognose (2040 ):

22 EGW

B E

L01

DBH 4901EB01complex scolaireV = 2688 m³ QDr = 205 l/s

MoulinNutzung: Wohn/Gew.Ages = 9,3 haAred = 3,0 haBestand (2010):

223 EGWPrognose (2040):

253 EGW

B18

DBH 4901EB02ClémentV = 400 m³ QDr = 264 l/s

B04

Kennedy / ClementNutzung: Wohn/Gew.Ages = 19,5 haAred = 8,4 haBestand (2010):

636 EGWPrognose (2040):

702 EGW

B07

KennedyNutzung: Wohn/Gew.Ages = 7,8 haAred = 4,7 haBestand (2010):

5159 EGWPrognose (2040 ):

5184 EGW

B01

/B06

Bommelscheier /SchutzNutzung : Wohn/Gew.Ages = 118,7 haA red = 1,9 haBestand (2010):

2030 EGWPrognose (2040):

2417 EGW

RÜ 4901ED11KennedyQkrit = 71 l/s B

02/B03

Z.A. Zaemer/ContinentalNutzung: Wohn/Gew.Ages = 51,4 haAred = 10,1 haBestand (2010):

552 EGWPrognose (2040):

994 EGW

KaulegwissNutzung: Wohn /Gew.Ages = 17 ,7 haAred = 6,9 haBestand (2010):

1118 EGWPrognose (2040):

1335 EGW

B05

RÜ 4901ED17KennedyQkrit = 151 l/s

RÜ 4901ED07KaulegwissQkrit = 104 l/s

B09/B11

Henri/LuxembourgNutzung: Wohn/Gew.Ages = 38,5 haAred = 21,9 haBestand (2010 ):

2063 EGWPrognose (2040):

2499 EGW

B12

Um BechelNutzung : WohnAges = 10,2 haA red = 4,3 haBestand (2010 ):

289 EGWPrognose (2040):

322 EGW

B10

PrésNutzung: WohnAges = 11,7 haAred = 4 ,5 haBestand (2010):

417 EGWPrognose (2040 ):

586 EGW

RÜ 4901EB08EgliseQkrit = 131 l/s

RRR B3110RR002-V = 113 m³ QDr = 80 l/s

B16

Eglise BaschNutzung: Wohn/Gew.Ages = 5,0 haAred = 2,5 haBestand (2010 ):

110 EGWPrognose (2040 ):

126 EGW

RésistanceNutzung: Wohn/Gew.Ages = 9,0 haAred = 3,4 haBestand (2010):

218 EGWPrognose (2040):

247 EGW

B15

Lot. Rue du dix. Sept.Nutzung : WohnAges = 11,3 haA red = 3,4 haBestand (2010):

- EGWPrognose (2040):

687 EGWB17

RÜ 4901ED18RésistanceQkrit = 260 l/s

B14

DieferNutzung: WohnAges = 8,4 haAred = 4,1 haBestand (2010):

130 EGWPrognose (2040):

372 EGW

RRR B3110RR001-V = 103 m³ QDr = 136 l/s

FBN 4901EB03HautcharageV = 400 m³ QDr = 75 l/s

RÜ 4701ED09EechelsbachQkrit = 250,0 l/s

B08

Hautcharage /SchouweilerNutzung : Wohn /Gew.Ages = 57,8 haA red = 24,4 haBestand (2010):

1461 EGWPrognose (2040):

1826 EGW

RÜ 4901ED10SchouweilerQkrit = 366 l/s

B13

Rue de Bascharage / 10 Sept.Nutzung : Wohn /Gew.Ages = 8,5 haA red = 4,2 haBestand (2010):

173 EGWPrognose (2040 ):

200 EGW

D09/S13

Hahneboesch OstNutzung : Gew.Ages = 34 ,1 haA red = - haBestand (2010):

141 EGWPrognose (2040):

685 EGW

FBN 4401EB07Servais/RourbachV = 500 m³ QDr = 46 l/s

S07

Albert SimonNutzung: Wohn Ages = 53,0 haAred = 21,6 haBestand (2010):

1918 EGWPrognose (2040):

2161 EGW

S08/S15

WSA/PrisonNutzung : Gew.Ages = 48,2 haA red = - haBestand (2010):

778 EGWPrognose (2040):

1378 EGW

S07

S06

S05

SchmiddenuechtNutzung : Wohn Ages = 6,9 haA red = 3,3 haBestand (2010 ):

291 EGWPrognose (2040):

318 EGW

Cité des AulnesNutzung : Wohn /Gew. Ages = 15,7 haA red = 7,2 haBestand (2010 ):

476 EGWPrognose (2040):

555 EGW

FBN 4401ED26rue d’Esch/Rouerb.V = 100 m³ QDr = 9 l/s

SKO 4401EB01SchmiddenuechtV = 46 m³ QDr = 5 l/s

FBN 4401EB05KannerschlassV = 270 m³ QDr = 16 l/s S0

2

AessenNutzung: Wohn/Gew.Ages = 5 ,2 haAred = 3 ,6 haBestand (2010):

44 EGWPrognose (2040):

104 EGW

S03/S04

rue de Sanem/um WollerNutzung: Wohn/Gew.Ages = 24,4 haAred = 7,6 haBestand (2010 ):

442 EGWPrognose (2040):

662 EGW

S01

LimpachNutzung : Wohn /Gew.Ages = 13,4 haA red = 4,0 haBestand (2010):

305 EGWPrognose (2040):

357 EGW

RÜ 4401ED15ZA Comm. (Rix)Qkrit = 55 l/s

RÜ 4401ED11rue de SanemQkrit = 60 l/s

FBN 4501EB01rte de BascharargeV = 400 m³ QDr = 25 l/s

ZI LauterbannNutzung: Gew.Ages = 7,3 haAred = - haBestand (2010 ):

30 EGWPrognose (2040):

146 EGW

D08

Niedercorn NordNutzung: WohnAges = 60,7 haAred = 17,2 haBestand (2010 ):

1785 EGWPrognose (2040):

3394 EGW

D10/D

12

Rubbermaid/Hahnebousch NWNutzung: Gew.Ages = 22,8 haAred = - haBestand (2010):

212 EGWPrognose (2040):

457 EGW

D EL 02

D07

Hahneboesch WestNutzung: Gew.Ages = 8,3 haAred = 4,2 haBestand (2010 ):

2893 EGWPrognose (2040):

2893 EGW

ZI Pafewee M & T / Arcelor / Gardescheier 1 & 2Nutzung: Gew.Ages = 433,7 haAred = 3,4 haBestand (2010):

4114 EGWPrognose (2040):

4956 EGW

D06

/D13

/D

14/S

14/S

16

D05

/S10

Niedercorn Süd/GansenNutzung: WohnAges = 69,6 haAred = 28,5 haBestand (2010 ):

4347 EGWPrognose (2040):

5490 EGW

RÜ 4501ED02HahneboeschQkrit = 62 l/s

FBN 4501EB04rue Pierre GansenV = 500 m³ QDr = 30 l/s

D02

Plateau FuniculaireNutzung: WohnAges = 16,2 haAred = - haBestand (2010):

- EGWPrognose (2040):

1678 EGW

D01

Obercorn SüdNutzung: Wohn/Gew.Ages = 106,6 haAred = 22,0 haBestand (2010 ):

5026 EGWPrognose (2040):

6375 EGW

ÜberlaufChiers

FBN 4501EB05FuniculaireV = 400 m³ QDr = 30 l/s

DAG

ChiersAußengebietAges = 215,5 ha

DBN 4501EB02ArcelorV = 3175 m³ QDr = 167 l/s

SKO 4501EB03rue du RailV = 31 m³ QDr = 3 l/s

LibertéNutzung : WohnAges = 5,9 haA red = 2,0 haBestand (2010 ):

575 EGWPrognose (2040 ):

637 EGW

D03

Obercorn Nord /SoleuvreNutzung : WohnAges = 214 ,6 haA red = 72,5 haBestand (2010):

13809 EGWPrognose (2040 ):

18596 EGW

D04

/S09

RÜ 4401ED02rue de DifferdangeQkrit = 318 l/s

SoleuvreNutzung : WohnAges = 72 ,7 haA red = 17 ,2 haBestand (2010):

2071 EGWPrognose (2040):

2451 EGW

S11

RÜ 4401EB15ScheierhaffQkrit = 22 l/s

S12

Rue ObercornNutzung: WohnAges = 2,0 haAred = 1,5 haBestand (2010):

75 EGWPrognose (2040 ):

144 EGW

Chiers

Rouerbach

Mierbach

Chiers

EEL

P01

B EL 03

EEL

P02

B EL02

D EL 01/S EL 01

D11

1 2 3 7 6

5

4

8

2223

24

25262733

3231302928

10

9

11

12

13

19

20 18

17

15

16

Sankey diagrams to illustrate volume and substance flows• Flows in network

Contributing Areas represent RWF (relevant volume flows)

PE represent DWF (relevant substance flows)

Line width reflects percentage of local parameters

to the total at WWTP

• Emissions to receiving water courses

Emissions of network (e.g. simulation results for CSOs)

Line width reflects local CSO volume or substance emissions

to total CSO emissions of network

Methodologies & Results

• Sankey diagram for observed network

Methodologies & Results

Indicator evaluation approach• Evaluation from the perspective of emission points (CSO structures)

Set of Indicators:

- Loading indicator (Acont, PE, Qout of upstream structures)

- Treatment indicator (V, Qout, treatment efficiency)

- Emission indicator (CSO volume, CSO loads)

Range of values of indicators: 0% - 100%

Indicators put local conditions into global context

Methodologies & Results

• Results of indicator evaluation

Methodologies & Results

CSOTEsch

dorf

/Eas

t

Eschdorf/West

CSO

• Sankey diagram Good overview on relevant flows in network

Percentage of local emissions to total emissions of network

valuable additional information

• Indicator evaluation approach valuable overview of catchment and network characteristics

Reduction of CSO emissions

Taking into account ocal constraints

Applicable for storm water systems

C related indicator for immission based approach

Conclusions

Thank you!

Merci villmols!