27. Juni 20236 min Lesezeit

Wie können wir die Abwasserprobleme von Megacities lösen?

Das Wachstum unserer Städte überfordert die bisherige Abwasserentsorgung

Mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung lebt heute in Städten – und die Tendenz steigt weiter. Nach Schätzungen der Vereinten Nationen werden 2050 68 % der Menschen in städtischen Gebieten leben. In den nächsten 30 Jahren soll die Zahl der Megacities mit mehr als zehn Millionen Einwohnern auf 40 anwachsen. Die Größe dieser Städte stellt Versorger und Städteplaner vor Herausforderungen. Wie können sie mit den riesigen Abwassermengen umgehen, die entstehen?

Überlauf eines Mischwassersystems bei Starkregen

Abwasser wird immer geklärt? Nicht ganz

Häufig können Kanalisationen nicht mit dem Wachstum der Städte mithalten. Beispiel London: Viele Teile der Innenstadt verfügen über sogenannte Mischwassersysteme, die sowohl Regenwasser als auch Abwasser in einer einzigen Leitung abführen und noch aus viktorianischen Zeiten stammen.

Diese wurden einst für eine Stadt mit vier Millionen Einwohnern konzipiert. Heute leben fast neun Millionen Menschen in London. Um die Jahrtausendwende war das Netz daher selbst bei trockenem Wetter zu 80 Prozent ausgelastet.

Kam es aber zu Starkregen, wurde das Mischwassersystem überflutet. Über einen Überlauf floss dann ungeklärtes Abwasser in die Themse – etwa 39 Millionen Tonnen pro Jahr.

Mischwassersysteme mit nicht ausreichender Kapazität gelten heute als Belastung für die Umwelt, sind aber noch weit verbreitet. Auch in Deutschland ist etwa die Hälfte der Haushalte an ein Mischwassersystem angeschlossen.

Doch wie können Städte wie London die Kapazität ihrer Kanalisation ausbauen und Überläufe verhindern, wenn ihr Boden durchzogen ist mit U-Bahn-Systemen, Strom-, Wasser und Gasleitungen?

So lösen Deep Tunnels die Abwasserprobleme von Großstädten

Die Stadt London löste ihr Abwasserproblem mit einem sogenannten ”Deep Tunnel”. Dies sind Tunnelsysteme, die in der Regel einen Durchmesser von drei Metern oder mehr haben. Sie werden mit Tunnelbohrmaschinen tief unter Städten angelegt, wo keine Leitungen oder U-Bahn-Schächte mehr verlaufen.

Diese riesigen Röhren sammeln Abwasser, Regenwasser oder Mischwasser und führen es zu unterirdischen Pumpstationen. Dabei dienen sie nicht nur als Leitung, sondern auch als Reservoir für den Fall von Starkregenereignissen.

Immer mehr Großstädte setzen auf Deep Tunnels, um ihrer Abwasserprobleme zu lösen – neben London beispielsweise auch Chicago, New York, Singapur und Hong Kong.

Pumpwerke sind entscheidend

Deep Tunnels sammeln Abwässer tief unter der Stadt. Daher brauchen Sie in der Regel eine Pumpstation, welche das Wasser wieder an die Oberfläche befördert, damit es dort aufbereitet werden kann.

Solche Pumpstationen sind viele Meter tiefe und mehrere Meter breite Schächte, in die das Wasser aus dem Tunnel strömt. Tauchpumpen oder trocken aufgestellte Abwasserpumpen am Boden fördern das Wasser dann durch Leitungen an die Oberfläche.

Und hier kommt das Know-how von KSB ins Spiel. Denn kaum jemand hat eine solche Expertise für den Bau von langlebigen und effizienten Abwasserpumpen sowie die Hydrodynamik in Pumpstationen wie KSB. Unser Wissen konnten wir bei Deep-Tunnel-Projekten in London, Mexiko City und St. Petersburg unter Beweis stellen.

Ein Beispiel aus der Praxis: Auckland Central Interceptor

Wie der Bau eines solchen Deep Tunnels abläuft, zeigt ein aktuelles Projekt in Auckland in Neuseeland, an dem KSB beteiligt ist. Wie früher auch London hat die Stadt das Problem, dass Abwasser und Regenwasser in ein Mischwasser-Netz fließen. Bei Starkregen ist seine Kapazität zu klein, wodurch ungeklärte Abwässer in die Flüsse geleitet werden müssen.

Deshalb entschied sich die Stadt zum Bau eines Deep Tunnels: Der Central Interceptor-Tunnel soll einen Durchmesser von bis zu 4,5 Metern und eine Länge von 14,7 Kilometern haben. Er wird vom Stadtteil Grey Lynn im Nordwesten unter der Innenstadt von Auckland und dem Hafen bis nach Māngere im Südosten verlaufen.

Zurzeit bohren zwei Tunnelbohrmaschinen aus Deutschland, Hiwa-i-te-Rangi und Dominca, die Röhren. Ist der Central Interceptor fertiggestellt, wird er zwischen 15 und 110 Metern unter der Oberfläche liegen.

Zusammen mit zwei kleineren Verbindungstunneln wird er die Abwässer sammeln und mit Gefälle von 1:1000 zur Pumpstation Māngere leiten. Dort fördern Pumpen von KSB das Wasser aus einer Tiefe von 40 Metern in eine Wasseraufbereitungsanlage.

KSB liefert mehr als nur effiziente Pumpen

Unser hydraulisches Know-how sichert perfektes Funktionieren

Beim Bau von Pumpstationen für Deep Tunnels ist entscheidend, dass das Bauwerk und die Pumpen aufeinander abgestimmt sind, um ein optimales Funktionieren der Geräte sicherzustellen. Gerade bei der Dimensionierung und dem Design der Zuläufe zu den Pumpen dürfen keine Fehler gemacht werden.

Deshalb liefert KSB nicht nur Pumpen, sondern auf Wunsch auch das hydraulische Know-how für den Entwurf der Anlage. Durch Computer-Modelle, sogenannte CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics), können die KSB-Experten bereits in der Planungsphase die Strömungsbedingungen in verschiedenen Entwürfen testen.

So ist es ihnen zum Beispiel möglich, Unterwasserwirbel oder Stellen zu erkennen, an denen sich Feststoffe ablagern würden, die das System blockieren könnten. Anhand von Versuchen mit Modellen aus Acrylglas können sie die Ergebnisse aus den CFD-Simulationen verifizieren.

Laufräder und Motoren unserer Pumpen sorgen für optimalen Wirkungsgrad

Für Pumpstationen sind die Tauchmotorpumpen der Baureihe Amarex KRT und die trocken aufgestellten Abwasserpumpen Sewatec oder Sewatec SPN erste Wahl. Bei ihnen sind die innovativen Laufräder von entscheidender Bedeutung: durch Formgebung, Geometrie und Durchgangsgröße sorgt das optimal ausgewählte Laufrad für größte Verstopfungssicherheit und Energieeffizienz.

Je nach Anforderung können dabei unterschiedliche Laufräder zum Einsatz kommen. In Kombination mit den hocheffizienten Motoren entsteht so ein optimaler Gesamtwirkungsgrad. Dazu bietet KSB bei den Abwasserpumpen eine Vielfalt an Aufstellungsvarianten sowie eine große Materialauswahl.

Auf diese Weise kann KSB für jede Anwendung die optimale Lösung in der Abwassertechnik zur Verfügung stellen – für höchste Effizienz und Betriebssicherheit.

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