Akademik

Kanalisation

 

die, -/-en, Anlage zur Ableitung des Regenwassers, der häusliche und gewerbliche (kommunale Entwässerung) sowie der Industrieabwässer durch ein meist unterirdisches Kanalnetz (selten in offenen Kanälen oder Gräben), das sich aus Rohrleitungen (einschließlich Rohrverbindungen), Kanälen sowie verschiedenen Normal- (z. B. Schächte) und Sonderbauwerken (z. B. Verbindungs-, Kreuzungs- und Absturzbauwerke, Düker, Regenentlastungsanlagen) zusammensetzt. Aufgabe der Kanalisation ist es, flüssige und abschwemmbare feste Stoffe so schnell wie möglich zu entfernen, sodass sie weder für die Gesundheit und die Umwelt noch in ästhetischer Hinsicht Schädigungen oder Belästigungen hervorrufen.

 

Arten der Kanalisation:

 

Der Transport kann durch Spülen mit Wasser unter Ausnutzung der Schwerkraft (Schwemmkanalisation) oder mittels Unterdruck (Vakuumentwässerung) beziehungsweise Überdruck (Druckentwässerung) erfolgen. Die Schwemmkanalisation kann als Misch- oder Trennkanalisation ausgeführt werden.

 

Bei der Mischkanalisation werden Regen- und Abwasser gemeinsam durch ein einheitliches Kanalsystem zu einer Kläranlage abgeführt, bei starkem Regen wird nach Erreichen einer festgelegten Abflussmenge ein Teil des (verdünnten) Mischwassers ungeklärt über Regenüberläufe oder teilweise geklärt über Regenüberlaufbecken auf dem kürzesten Weg in den Vorfluter geleitet. Bei der Trennkanalisation leitet man Abwasser und Regenwasser separat in eine Kläranlage beziehungsweise den Vorfluter. Die Trennkanalisation erfordert aufgrund der zweiten Leitung höhere Investitionen. Dafür hat eine getrennte Ableitung des Regenwassers drei wesentliche Vorteile:

 

1. Eine hydraulische Überlastung der Kläranlage durch große Mengen an Regenwasser kann verhindert werden. Das sonst in diesem Fall notwendige Ableiten von ungereinigtem oder in Regenüberlaufbecken vorgereinigtem Schmutzwasser in den Vorfluter wird so vermieden.

 

2. Das Regenwasser kann so einer gesonderten, darauf abgestimmten Reinigung zugeführt werden.

 

3. Ein weiterer Vorteil liegt in der Verhinderung von Abwasserrückspülungen in Keller oder andere tiefliegende Gebäudeteile infolge starker Regenereignisse. Bei einer Mischkanalisation ist zum Schutz vor solchen Ereignissen in vielen Gebieten für jeden Abwasseranschluss eine Abwasserhebeanlage notwendig. Bei Systemen mit Vakuum- oder Druckentwässerung wäre eine Mischableitung mit dem Regenwasser aus ökonomischer, ökologischer und technischer Sicht nicht sinnvoll. Der Niederschlag sollte entweder vor Ort versickert oder in Regenwasserkanälen mit Schwerkraftentwässerung abgeleitet werden.

 

Bemessung:

 

Für den Bau einer Kanalisation ist es notwendig, die Abwassermengen zu ermitteln. Dazu werden auch Prognosen über den zukünftigen Abwasseranfall erstellt. Je nachdem ob ein Kanal Regenwasser transportieren soll oder nicht, ist für die Ermittlung des maximalen Abflusses der Regenwetter- oder Trockenwetterabfluss maßgebend. Der Trockenwetterabfluss ist diejenige Wassermenge eines Einzugsgebietes der Kanalisation, die sich aus dem Wasserverbrauch der Gemeindeeinwohner, der gewerblichen Betriebe und aus gegebenenfalls eindringendem Grund- und Bachwasser ergibt. Außerdem ist darauf zu achten, dass beim minimalen Abfluss eine Mindestfließgeschwindigkeit eingehalten wird, um Ablagerungen von Feststoffen in den Leitungen zu verhindern. Bei Kanälen kommen aus diesem Grund teilweise Bauteile mit eiförmigem Fließquerschnitt zum Einsatz.

 

Aufbau:

 

Die Ableitung des Regenwassers beginnt im Allgemeinen in Regenrohren und Sinkkästen, die Ableitung des Abwassers in den Einrichtungen der Hausentwässerung (Ausguss, Toiletten u. a.) und führt über senkrechte Fallrohre und unterirdisch verlegte Grundleitungen mit einem bestimmten Gefälle (mindestens 1 : 2 500) zur Grundstücksgrenze, wo in der Regel eine Anschlussleitung zum öffentlichen Kanalnetz besteht. Die kleinen Anschlusskanäle fließen in größeren Straßenkanälen zusammen, die sich wiederum zu mehreren Neben- und Hauptsammlern mit wachsendem Querschnitt vereinigen. Alle diese Entwässerungskanäle führen zu einem Hauptsammelkanal (Endsammler), der das Abwasser des gesamten Entwässerungsgebietes gegebenenfalls über eine Kläranlage dem Vorfluter zuführt. Die Entwässerungsleitungen bestehen entweder aus vorgefertigten Rohrleitungen (z. B. aus Steinzeug, Beton, Stahlbeton, Kunststoff) oder werden am Bestimmungsort aus Ortbeton hergestellt. Wichtig ist, dass die verwendeten Werkstoffe chemischen, thermischen sowie mechanischen Angriffen standhalten. Gestalt und Bebauung der Erdoberfläche sowie Baugrund-, Hochwasser- und Grundwasserverhältnisse beeinflussen die Anordnung und Führung des Kanalnetzes. Um Ablagerungen oder mechanische Beschädigungen durch die mitgeführten Feststoffe zu verhindern, müssen bestimmte Mindest- und Höchstfließgeschwindigkeiten eingehalten werden. Der Abfluss wird in einer Freispiegelleitung im Allgemeinen durch sein natürliches Gefälle bestimmt, gegebenenfalls sind Pumpwerke zum Ausgleich der Höhenunterschiede eingeschaltet; beim Trennverfahren werden zum Antrieb des Abflusses auch Überdruck und Unterdruck angewendet. Die Mindesttiefe, in der ein Entwässerungskanal verlegt werden muss, ist abhängig von der Frosteindringtiefe, den auftretenden Erd-, Verkehrs- und sonstigen Belastungen, der Lage der Hauptversorgungsleitungen sowie der Lage des tiefsten noch im natürlichen Gefälle zu entwässernden Kellers.

 

Unterhaltung:

 

Innerhalb des Kanalsystems sind in regelmäßigen Abständen Einstiegsschächte vorhanden, die den Zugang zu den Kanälen zur Kontrolle und Reinigung ermöglichen. Bei der Kanalreinigung werden Schlammablagerungen durch Stauung des Kanalwassers und anschließende Spülung beseitigt. Zum Absaugen von Schlamm aus Kanälen, Straßensinkkästen und Dükern verwendet man Schlammsaugwagen mit Kranauslegern. Die Kanalreinigung mit Hochdruckspülgeräten benutzt Schläuche von 80 bis 100 m Länge, aus denen im Kanal das Wasser mit einem Druck von 6 bis 10 MPa ausströmt.

 

Auf die Kanalisation entfällt der größte Anteil der Gesamtkosten der Abwasserinfrastruktur. Unter günstigen Umständen liegen allein die Aufwendungen für den Transport bei 70 bis 80 % der Gesamtkosten. Daher werden in weniger dicht besiedelten Gebieten zunehmend dezentrale Abwassersysteme installiert, die ohne eine zentrale Kanalisation auskommen. 1995 entsorgten 92 % der Bevölkerung in Deutschland ihr Abwasser über die öffentliche Kanalisation.

 

Geschichte:

 

Bereits im 3. Jahrtausend v. Chr. existierten Abwasserkanäle und Senkgruben in den Städten Mesopotamiens (unterirdisch verlegte Tonröhren sowie Tonnengewölbe), den großen Städten Ägyptens sowie in Indien in den Städten der Harappakultur. Abwasserleitungen aus ineinander gefügten, konischen Tonröhren gab es auf Kreta im jüngeren Palast von Knossos (17./16. Jahrhundert v. Chr.). In Rom begann der Ausbau einer Kanalisation im 6. Jahrhundert v. Chr. in Form eines überwölbten Entwässerungskanals (Cloaca maxima), an den später alle Abwasserleitungen der Stadt angeschlossen waren. Eine offene Kanalisation für öffentliche Plätze kannte man in Griechenland seit dem 5. Jahrhundert v. Chr.; seit dem 3. Jahrhundert v. Chr. auch gedeckte, unter das Pflaster verlegte Kanäle (z. B. Pergamon, Delos). Umfangreiche Kanalisationsnetze sind auch aus altamerikanischen Kulturen in den Anden bekannt, etwa aus Tiahuanaco (9.-12. Jahrhundert), wo ein steinernes Kanalnetz unter den Gebäuden verlief und die Abwässer in einen großen Sammler leitete.

 

Im Mittelalter und zu Beginn der Neuzeit geschah nur wenig für die Städtereinigung. Abwässer flossen meist in offenen Gräben oder Rinnen in die nächstgelegenen Bäche. Die niederschlesische Stadt Bunzlau nahm als erste eine Schwemmkanalisation und Rieselfelder zur Abwasserreinigung in Betrieb (1559), Edinburgh folgte 1760, und zu Beginn des 19. Jahrhunderts begann man in England mit der planmäßigen Anlage von Rieselfeldern. - Noch bis in das 19. Jh war es in Deutschland üblich, Toilettenabwässer in Gruben zu sammeln und auf landwirtschaftlichen Flächen auszubringen. Durch die Verbreitung des Wasserklosetts wurden die Fäkalien aber stark verdünnt und es wurde notwendig, die nun deutlich größeren Abwassermengen aus den Siedlungen zu transportieren. 1848 wurde die erste moderne Kanalisation (Rohrleitungen) Deutschlands in Hamburg gebaut. Neben der Schwemmkanalisation entwickelten sich aber auch Konkurrenzverfahren. 1873 baute T. Charles Liernur für die Festung Luxemburg eine Vakuumentwässerung mit dem Ziel einer Düngergewinnung aus Toilettenabwasser. Eine Reihe von nur teilweise technisch bedingten Problemen verhinderten jedoch, dass sich das System dauerhaft etablieren konnte. Um 1897 entwickelte der Arzt Carl Mittermaier das »Heidelberger Tonnensystem«, bei dem das Abwasser in Tonnen mit Geruchsverschluss aufgefangen und regelmäßig mit Pferdewagen abgefahren wurde. Dieser, im Vergleich zur Schwemmkanalisation große Aufwand für die Entsorgung ließ aber auch dieses System scheitern. Erst in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts begannen die großen deutschen Städte systematisch mit dem Bau von Kanalisationsanlagen (Danzig 1869, Berlin 1873), nachdem verheerende Epidemien die Notwendigkeit einer Verbesserung der allgemeinen Hygiene deutlich gemacht hatten. Allerdings wurde auch deutlich, dass die Einleitung von Abwasser in die Gewässer ohne Behandlung zur schnellen Verbreitung von Seuchen beitrug. Die Verunreinigung der zentralen Wasserversorgung war u. a. für die katastrophalen Auswirkungen der Choleraepidemie in Hamburg 1892 verantwortlich. Diese Probleme sind in den Entwicklungsländern auch heute noch teilweise ungelöst.

 

Hier finden Sie in Überblicksartikeln weiterführende Informationen:

 

Kanalisationsbauten: Bauwerke unter unseren Füßen