Browsing by Author "Dittmer, Ulrich"

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Adsorption of metals to particles in urban stormwater runoff : does size really matter?
(2021) Baum, Philipp; Kuch, Bertram; Dittmer, Ulrich
The parameter total suspended solids (TSS) is often used to evaluate the need for stormwater treatment or to assess the effectiveness of treatment measures. The purpose of this study is to analyze the value and the limitations of this approach using metals as an example. They are of major concern due to their accumulating effects in the environment. Data of a monitoring campaign at a stormwater treatment facility is evaluated. TSS, organic matter and the associated metals (Cr, Cu, Zn, Cd, and Pb) were analyzed in four different particle size fractions (<63 µm, 63-125 µm, 125-250 µm, and 250-2000 µm). While the highest event meant concentrations for all metals were found in the smallest fraction, a rather uniform particulate bound metal concentration (mass of metal per mass of particulate matter) over the first three particle size fractions was detected. Total metal loads correlated well with TSS even better with TSS < 63 µm. However, the removal efficiency in terms of the reduction of the total metal load was not reflected sufficiently by the TSS or TSS < 63 µm removal efficiency.
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Ansprüche an die Siedlungswasserwirtschaft - Kernaufgaben versus weitergehende Anforderungen
(Essen : Vulkan-Verlag GmbH, 2019) Eberlein, Joachim; Baumann, Peter; Kreuzinger, Norbert; Anders, Gereon; Böhm, Bernhard; Marthaler, Roland; Dittmer, Ulrich; Alt, Klaus; Barnscheidt, Inge; Reichert, Andreas; Vossler, Johann; Schönberger, Harald; Meyer, Carsten; Krauß, Manuel
Die Herausforderungen an die Kommunalabwasserbehandlung steigen immer weiter: Mikroschadstoffeliminierung, Nährstoffrückgewinnung, Abwasserdesinfektion, Energieeffizienzsteigerung und vielleicht auch in naher Zukunft die Mikroplastikentfernung. Daneben besteht nach wie vor die klassische Aufgabe der Eliminierung von Kohlenstoff- und Nährstoffverbindungen, an die auch immer höhere Ansprüche gestellt werden. Wie können die Abwasseranlagenbetreiber all diese Aufgaben meistern? Müssen aus Sicht des Gewässerschutzes Prioritäten gesetzt werden? Welche Betriebserfahrungen gibt es mit neuartigen Technologien? Stehen die weitergehenden Anforderungen in Konkurrenz zu den bisherigen Kernaufgaben oder können Synergien sowohl bei der Technologie als auch im Betrieb entstehen?
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Evaluation of combined sewer system operation strategies based on highly resolved online data
(2021) Bachmann-Machnik, Anna; Brüning, Yannic; Ebrahim Bakhshipour, Amin; Krauss, Manuel; Dittmer, Ulrich
Operational and structural interventions in the field of stormwater management are usually planned based on long-term simulations using rainfall-runoff models. The simulation results are often highly uncertain due to imperfections of the model structure and inevitable uncertainties of input data. The trend towards monitoring of combined sewer overflows (CSO) structures produces more and more data which can be used to replace parts of the models and reduce uncertainty. In this study we use highly resolved online flow and quality monitoring data to optimize static outflow settings of CSO tanks. In a second step, the additional benefit of real time control (RTC) strategies is assessed. In both cases the aim is the reduction of CSO emissions. The methodology is developed on a conceptual drainage system with two CSO tanks and then applied to a case study area in Southern Germany with six tanks. A measured time series of six months is sufficient for reliable optimization results in the conceptual catchment as well as in the case study area system. In the investigated system the choice of the optimization objective (minimum overflow volume or total suspended solids (TSS) load) had no significant influence on the result. The presented method is particularly suitable for areas in which reliable monitoring data are available, but hydrological parameters of the catchment areas are uncertain. One strength of the proposed approach lies in the accurate representation of the distribution of emissions between the individual CSO structures over an entire system. This way emissions can be fitted to the sensitivity of the receiving water body at the specific outlets.
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Impact of combined sewer systems on the quality of urban streams : frequency and duration of elevated micropollutant concentrations
(2020) Dittmer, Ulrich; Bachmann-Machnik, Anna; Launay, Marie A.
Water quality in urban streams is highly influenced by emissions from WWTP and from sewer systems particularly by overflows from combined systems. During storm events, this causes random fluctuations in discharge and pollutant concentrations over a wide range. The aim of this study is an appraisal of the environmental impact of micropollutant loads emitted from combined sewer systems. For this purpose, high-resolution time series of river concentrations were generated by combining a detailed calibrated model of a sewer system with measured discharge of a small natural river to a virtual urban catchment. This river base flow represents the remains of the natural hydrological system in the urban catchment. River concentrations downstream of the outlets are simulated based on mixing ratios of base flow, WWTP effluent, and CSO discharge. The results show that the standard method of time proportional sampling of rivers does not capture the risk of critical stress on aquatic organisms. The ratio between average and peak concentrations and the duration of elevated concentrations strongly depends on the source and the properties of the particular substance. The design of sampling campaigns and evaluation of data should consider these characteristics and account for their effects.
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Integrale Abflusssteuerung in Mischsystemen : Aspekte zu deren Einführung ; Leitfaden ; SAMUWA Publikation
(2016) Haas, Ulrich; Ruf, Oliver; Dittmer, Ulrich; Schütze, Manfred; Besier, Heike; Weber, Christian; Papas, Michail; Bachmann, Anna
Die Wasserqualität der Gewässer hat sich in den letzten Jahrzehnten dank der hohen Investitionen in entwässerungs- und abwasserreinigungstechnische Einrichtungen deutlich verbessert. Mit dieser Entwicklung geht einher, dass Flüsse und Seen regelmäßig in den Focus der Stadt- und Landschaftsplaner gelangen, da sauberes und erlebbares (Regen-)Wasser ein wichtiger Baustein für die Lebensqualität in unseren Städten ist. Aufgrund der in der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie verankerten integrativen und vorrangig immissionsorientierten Sichtweise sind weitergehende Maßnahmen zur Verringerung der Gewässerbelastung zu erwarten. Dies wird „DIE STADT AM FLUSS“ weiter in greifbare Nähe bringen. Die Wasserrahmenrichtlinie fordert in Artikel 4 „Umweltziele“ eine gute ökologische Qualität der Gewässer. Dies impliziert einen ganzheitlichen, ökologischen Ansatz bei der Bewirtschaftung von Gewässern und eine genaue Kenntnis der Herkunftswege von Belastungen. Es lassen sich die in Abb. 1 dargestellten Handlungsfelder ableiten. Unter der Überschrift „biologische Gewässergüte“ finden sich u.a. die Themen Regenwasserbehandlung und Kläranlage, welche im folgenden Beitrag beleuchtet werden. Das Kanalnetz, die Kläranlage und das Gewässer stehen über die Einleitungsstellen in einem engen Bezug. Die Abkehr von der bisherigen zumeist punktuellen hin zu einer linienförmigen Betrachtungsweise mit der Bezugsgröße Gewässerabschnitt bedarf deshalb eines aufeinander abgestimmten Betriebskonzepts. Mit den heute zumeist statisch wirkenden (ungesteuerten) Entwässerungstechniken lassen sich die zukünftigen Forderungen nicht ohne weiteres widerspruchsfrei erfüllen. Gerade vor dem Hintergrund der ganzheitlichen Betrachtungsweise bietet sich die integrale Abflusssteuerung (iAST) als eine Planungsvariante an. Sie nutzt den sich aus der Diskrepanz zwischen Planungs- und Ist-Zustand bietenden Handlungsspielraum konsequent aus. Die Verbesserungen, die eine integrale Abflusssteuerung für das Gesamtsystem Kanalnetz, Kläranlage und Gewässer schafft, werden auf konventionelle Weise nur durch eine Vergrößerung der Speicherkapazität erzielt. Mit der Einführung einer integralen Abflussteuerung im Modellgebiet Reutlingen werden Wege aufgezeigt, wie bei Regenwetter durch interaktives Eingreifen in das Abflussgeschehen, Einleitungen von Überlaufwasser zum Schutze der Gewässer reduziert oder ganz vermieden werden.
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Integrating structural resilience in the design of urban drainage networks in flat areas using a simplified multi-objective optimization framework
(2021) Bakhshipour, Amin E.; Hespen, Jessica; Haghighi, Ali; Dittmer, Ulrich; Nowak, Wolfgang
Structural resilience describes urban drainage systems’ (UDSs) ability to minimize the frequency and magnitude of failure due to common structural issues such as pipe clogging and cracking or pump failure. Structural resilience is often neglected in the design of UDSs. The current literature supports structural decentralization as a way to introduce structural resilience into UDSs. Although there are promising methods in the literature for generating and optimizing decentralized separate stormwater collection systems, incorporating hydraulic simulations in unsteady flow, these approaches sometimes require high computational effort, especially for flat areas. This may hamper their integration into ordinary commercially designed UDS software due to their predominantly scientific purposes. As a response, this paper introduces simplified cost and structural resilience indices that can be used as heuristic parameters for optimizing the UDS layout. These indices only use graph connectivity information, which is computationally much less expensive than hydraulic simulation. The use of simplified objective functions significantly simplifies the feasible search space and reduces blind searches by optimization. To demonstrate the application and advantages of the proposed model, a real case study in the southwest city of Ahvaz, Iran was explored. The proposed framework was proven to be promising for reducing the computational effort and for delivering realistic cost-wise and resilient UDSs.