Wasserwelten

Pilotanlage SPREE2011 – Technische Beschreibung

Im Berliner Osthafen, in unmittelbarer Nähe zu Universal, MTV, dem Badeschiff und der Oberbaumbrücke entsteht die erste Anlage zur Speicherung von Mischwasser innerhalb des Forschungsprojekts SPREE2011. Die Idee hinter dem Projekt: Das Baden in der Spree, mitten in Berlin soll wieder möglich, Einleitungen von Abwasser in den Fluss wesentlich reduziert werden. Im 19. Jahrhundert gab es mehr als 30 Badeanstalten entlang der Spree. Erst 1925 wurde die letzte wegen der hohen Verschmutzung des Flusses von der Stadtverwaltung geschlossen. Damit das Wasser wieder Badequalität bekommt und die Berliner ins Wasser springen können, sind mehrere Maßnahmen notwendig. Im Bereich der Berliner Innenstadt sind Einleitungen aus der Mischkanalisation die einzige Belastungsursache.
Dieses Problem zu beheben, daran arbeitet das Forschungsprojekt …

… SPREE2011 zusammen mit den Berliner Wasserbetrieben.

Wie London, Warschau, Paris, Wien, New York und viele andere Städte weltweit hat auch Berlin ein großes Problem: Aus der sogenannten Mischkanalisation wird Abwasser in die Flüsse geleitet.
Bei dieser Art der Kanalisation wird das Abwasser aus den Häusern und Betrieben zusammen mit dem Regenwasser im gleichen Rohr abgeleitet.
Normalerweise ist dies kein Problem. Das so gemischte Wasser ("Mischwasser") wird zur Kläranlage gepumpt, dort gereinigt und anschließend in den Fluss geleitet.
In Berlin erstreckt sich die Mischkanalisation mit einer Länge von insgesamt 1.902 Kilometern auf die Fläche des inneren S-Bahn-Ringes.

Ca. 20 bis 30 Mal regnet es in Berlin sehr stark. So stark, dass die Kanalisation, in der sich das Abwasser aus den Haushalten befindet, innerhalb weniger Minuten mit zusätzlichem Regenwasser füllt.
Die Mengen sind dann zu groß für das Abwassersystem. Damit sich das Mischwasser nicht aus den Kanaldeckeln auf die Straßen und in die Keller ergießt, hat man so genannte Überlaufbauwerke gebaut. Diese funktionieren im Prinzip wie der Überlauf einer Badewanne.
Steigt das Wasser über einen bestimmten Pegel an, kann es über den Überlauf abfließen.
Das Abwasser wird dann ungefiltert und ungereinigt in die Berliner Gewässer geleitet.
Das Mischungsverhältnis zwischen Abwasser und Regenwasser ist je nach Stärke des Regens eins zu sieben bis eins zu fünfzig.
Pro Jahr fließen dadurch ungefähr drei Millionen Kubikmeter Mischwasser in die Berliner Gewässer.

Das Mischwasser setzt sich aus unterschiedlichen Stoffen zusammen: aus Haushalten fließen Abfälle, Waschmittel, Speisereste, Arzneimittel, Hormone etc. in den Fluss; aus Gewerbebetrieben Chemikalien, Schwermetalle, Fette und Salze. 
Von den Straßen werden Staub, Reifenabrieb und Unrat aller Art in die Gewässer gespült. 
Das führt zu Sauerstoffzehrung, die im Extremfall zu Fischsterben führen kann, zu Ablagerungen in der Gewässersohle und zur Schädigung angeschlossener Gewässersysteme (Havel, Elbe etc.).

Natürlich versucht man seit langem diese Einleitungen zu vermeiden. Zahlreiche Maßnahmen setzen schon bei den Niederschlägen an: Dachbegrünung, Flächenentsiegelung, Versickerungsmulden und sogenannte Versickerungsrigolen sollen das Regenwasser zurückhalten und verhindern, dass das Wasser in die Kanalisation gelangt. Innerhalb des Kanalsystems gibt es weitere Maßnahmen, um die Wassermassen zu bewältigen.
Alle Abwasser-Pumpwerke und Regenbecken der Berliner Wasserbetriebe werden seit Kurzem aus einem Pumpwerk an der Holzmarktstraße überwacht und gesteuert (Leit- und Informationssystem Abwasser LISA).
Weil damit Abwasserströme schnell innerhalb der ganzen Stadt gesteuert werden können, werden bei starken Wolkenbrüchen die Regenfluten teilweise zu Anlagen gelenkt, die noch Kapazitäten frei haben.

Zusätzlich wurden Regenüberlaufbecken (RÜB) gebaut: unterirdische Speicherbecken aus Stahlbeton. Dort kann das Mischwasser hineinfließen und bis zum Ende der Regenfälle zwischengespeichert werden. Nachdem sich die Kanalisation entleert hat, wird es aus den RÜB wieder in die Kanalisation zurückgepumpt und zum Klärwerk geleitet. In Deutschland sind fast 23.000 RÜB mit einer Gesamtkapazität von mehr als 14 Millionen Kubikmeter in Betrieb. Die durchschnittlichen Kosten für den Bau solcher RÜB liegt bei 1832,00 € pro Kubikmeter. In Berlin existieren 13 RÜB mit einem Fassungsvolumen von 46.000 Kubikmetern.

Innerhalb des Projektes SPREE2011 wurde nun ein neues System entwickelt, das direkt vor dem Einleiterrohr im Fluss liegt. Durch die Möglichkeit der Oberflächennutzung des Systems werden neue Flächen geschaffen. Durch den modularen Aufbau und die Vorfertigung in der Fabrik kann das System schneller und unkomplizierter gebaut und eingesetzt werden und bleibt dabei unter den Kosten herkömmlicher RÜB. Die Entwicklung des Systems verlief in drei Schritten.
Zunächst wurde für die Speicherbehälter ein Hochleistungsmaterial ausgewählt, das sich schon seit Jahren in der Abwassertechnik bewährt hat. Im zweiten Schritt wurde ein modulares Stecksystem ausgearbeitet, das die serielle Vorfertigung erlaubt.
Dritter und wichtigster Schritt war die Verlagerung der Anlage in das Gewässer.

Das Modulsystem besteht aus Rohren die in einer Stahlkonstruktion befestigt sind.
Die Rohre sind aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) gefertigt. Die Verwendung von GFK-Rohren beim Neubau von Kanal- und Druckleitungsbau ist seit vielen Jahren üblich und hat sich bewährt. Die verwendeten GFK-Rohre werden durch das sogenannte Wickelverfahren hergestellt. Dabei werden Glasfaserstränge (Rovings), die in Harz getränkt wurden, über einen rotierenden Kern in mehreren Lagen spiralförmig gewickelt. Die Rohre haben einen Durchmesser von zwei Metern (DN 2000) und eine Länge von 12,19 Metern.
Die Außenmaße des gesamten Moduls überschreiten die Größe eines 40’ Überseecontainers nicht, so dass ein kostengünstiger Transport gewährleistet ist.

Damit das System die nötige Steifigkeit erhält, wird das Rohr von einem Stahlgerüst umschlossen. Weiterhin dient das Stahlgerüst dazu, die Anlage über Pfähle im Boden der Spree zu befestigen, um somit Auf- oder Abtrieb zu verhindern.
Zum anderen dient es als Grundkonstruktion für spätere Aufbauten. Vorteil des Konzepts eines Modulsystems ist die Möglichkeit der Anpassung der Anlage an unterschiedliche Topografien und Einleitermengen. Ein Modul von der Länge x Breite x Höhe =
12,19 m x 2,40 m x 2,40 m
hat mit dem eingehängten Rohr ein Fassungsvolumen von 38,83 Kubikmetern.

Für die Gründung der Anlage in den Baugrund werden Stahlrohre als Verdrängungspfähle verwendet. Diese können Zug- und Druckkräfte aufnehmen sowie Horizontalkräfte ableiten. Für den Standort der Anlage im Berliner Osthafen wurde zuvor eine Baugrunduntersuchung durchgeführt, um die notwendige und optimale Art und Länge der Gründungspfähle zu bestimmen. Auch an jedem weiteren geplanten Standort werden solche Baugrunduntersuchungen notwendig.
Die Rohrpfähle sind auch im locker gelagerten Untergrund knicksicher und können Seitenlasten aufnehmen, die zum Beispiel bei Wind und durch Strömung auftreten.
An den Gründungspfählen verschraubte Auflagerbänke verhindern, dass das Stahlgerüst mit dem GFK-Rohr im leeren Zustand durch die Auftriebskräfte nach oben gedrückt wird.

Die Pilotanlage im Osthafen wird ein Fassungsvolumen von ca. 1000 m3 haben und durchschnittlich 28 Mal pro Jahr befüllt. Sie wird über ein Zuleitungsrohr mit der städtischen Kanalisation verbunden. Setzt der Starkregen ein, füllt sich die Anlage. Von Starkregen spricht man bei einer Menge von mindestens 10 mm Niederschlag pro Stunde. Aber auch 30 mm bis 60 mm pro Stunde und mehr sind keine Seltenheit.
Die Verweildauer des Abwassers in der Anlage beträgt nur wenige Stunden. Wenn nach dem Abklingen der Regenfälle der Pegel in der Kanalisation wieder sinkt, wird die Anlage vollautomatisch leer gepumpt. Auch die anschließende Reinigung der Anlage geschieht vollautomatisch. Aus der Kanalisation bislang austretender Geruch an der Einleitungsstelle im Osthafen wird künftig durch die Anlage geleitet und mit Hilfe einer Abluftreinigungsanlage gefiltert. Dadurch werden nicht nur Abwassereinleitungen sondern auch Geruchsemissionen an dieser Stelle vermieden.