Kanalisation der Zukunft

Rohr mit Köpfchen

von Yvonne Zeddies, 9. März 2018, Technik

Variokan Hessen funzt!

Im Untergrund einer gewöhnlichen Stadt verlaufen zigtausend Kilometer lange Rohre. Mal jung, mal alt. Mal dicht, mal nicht. Oft zeugt nur eine Geruchsnote und Kanaldeckel von ihrer Existenz. Entdecke mit uns die Kanalisation und erfahre, wie ein Gummischlauch ein 100 Jahre altes System revolutionieren kann.

Die Kanalisation. Ohne sie wäre einiges anders. Verunreinigtes Wasser (Schmutzwasser) aus menschlichen Haushalten verschwände nicht in Abflüssen, sondern bliebe in oberirdischen Kanälen. Unser Leben wäre geprägt von unschönen Anblicken und penetranten Gerüchen. Die unterirdische Kanalisation bewahrt uns vor diesem Szenario. In ihr fließt unser tägliches Schmutzwasser aus Küche und Bad, und Regenwasser das über Dächer und Kanaldeckel in sie einströmt. Je nach Kanalisationssystem hat entweder das gesamte Abwasser, oder nur das Schmutzwasser ein Ziel: die nächste Kläranlage.

„Das deutsche Kanalnetz ist knapp 600.000 km lang.“ 

Ivana Hrisova, Variokan

Allerdings hat unser Kanalnetz ein Problem: Viele Rohre sind alt und halten den heutigen Herausforderungen nicht mehr stand. Laut einer Untersuchung der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. waren 2015 über 65 Prozent unserer heutigen Kanäle 30 Jahre oder älter. Pierre Büttner, Bauingenieur und Erfinder von Variokan aus Gießen erklärt: „Der Klimawandel sorgt für mehr Starkregenereignisse und dürre Perioden. Dazu kommen wechselnde Bevölkerungsstrukturen und einen anhaltenden Wasserspartrend. Sie alle wirken sich negativ auf bestehende Kanalisationsnetze aus.“

Beim Erschließen neuer Baugebiete bestimmen die Bevölkerungsanzahl und die Regenwahrscheinlichkeit der Region die Größe des Kanalisationsabschnitts. „In ländlichen Gebieten ist die bestehende Kanalisation oft unterlastet“, sagt Büttner. „Die alten Rohre sind für größere Bevölkerungszahlen ausgelegt und das Abwasser fließt nur noch langsam. Es bilden sich riechende Ablagerungen und die Kanäle brauchen häufige Reinigungen.“ Dazu nagt der Zahn der Zeit an den Materialien. Das führt zum Beispiel zu schadhaften Anschlüssen oder Rissbildungen.

Alte Schale – Neuer Kern

Kanalarbeiter führen aufwendige Sanierungen in Form von Renovierungen, Erneuerungen oder Reparaturen durch. Eine Renovierungsmaßnahme ist das Schlauchlining. Ingenieure vermessen dabei die Kanäle genauestens. Auf Basis dieser Daten bauen Entwickler und Produzenten von Schlauchlinersystemen einen mit Harz getränkten und mit glasfaserverstärkten Kunststoffschlauch – auch Schlauchliner genannt – der wie eine zweite Haut an die Innenseite des Kanals passt. „Der Schlauchliner wird durch den Kanaldeckel in die Kanäle eingezogen, anschließend mit Luftdruck aufgeblasen und mit Wärme oder UV-Licht ausgehärtet“, erklärt der 29-Jährige. Alte Rohre sind jetzt wieder tragfähig, stabil und wasserdicht.

Doch der konstante Abwasserfluss ist weiterhin ein Problem. Hierfür hatte Büttner eine Idee und schloss sich 2016 mit der Betriebswirtin Ivana Hrisova unter den Namen Variokan zusammen. Büttner sah die Vorteile des Schlauchlinings und dachte weiter: Kanalrohre gibt es mit verschiedenen Profilen. Das Ei-Profil hat hydraulische Vorteile. Wegen seiner spitzzulaufenden Form herrscht ein konstanter Wasserfluss, aber sein Querschnitt ist nicht optimal nutzbar. Das Kreisprofil hat dagegen statische Vorteile, aber hydraulische Nachteile“, führt der Gießener aus. „Mit Variokan kombinieren wir die Vorteile des Ei-Profils mit den Vorteilen des Kreisprofils.“ Das Ergebnis: ein Schlauchliner mit eingebettetem V-Profil aus Gummi für kreisrunde Kanalrohre. „Unsere Erfindung ist ein variables Kanalnetzsystem (Variokan) das sich bedarfsweise vergrößert oder verkleinert“, sagt die 26-jährige Hrisova. „Es eignet sich für Regionen mit geringem Gefälle oder stark schwankenden Abwasseraufkommen.“

V wie Variokan

Die Funktionsweise von Variokan ist einfach: „Bei hohem Abwasseraufkommen steigt der Wasserdruck im Kanal. Das V-Profil dehnt sich solange aus, bis es den gesamten Rohrquerschnitt freigibt“, erklärt Büttner. „Nimmt die Wassermenge ab, verringert sich der Druck und das V geht in seine ursprüngliche Form zurück. Die Fließgeschwindigkeit im Rohr bleibt konstant.“ Sein volles Potenzial entfaltet Variokan in Rohren ab 50 Zentimeter Durchmesser. Daher eignet er sich vorrangig für Mischwassersysteme.

Dieses Jahr (2018) prüfen Büttner und Hrisova den Variokan-Schlauchliner zum ersten Mal in einer Testanlage auf Herz und Nieren. Danach ist er bereit für den öffentlichen Einsatz. „Besonders Kommunen und Abwasserbetreiber werden von Variokan profitieren“, führt Hrisova aus. „Sie müssen bestehende Kanalrohre nicht mehr mit Baumaßnahmen reparieren oder erneuern. Ihre Reinigungskosten verringern sich außerdem, denn der konstante Wasserfluss im Kanal sorgt für einen Selbstreinigungsprozess.“

Bis Variokan die Abwasserinfrastruktur revolutionieren kann, liegt noch einiges an Arbeit vor den jungen Gießenern. Aber sie sind zuversichtlich. „Variokan ist das Kanalnetz der Zukunft“, so beide. Mit ihm können unsere Kanäle mit Würde altern.

 

Kanalisationssysteme

Im Mischsystem fließen Schmutz- und Regenwasser in einem Kanal in die Kläranlage ab. Alternativ gibt es das Trennsystem. In zwei kleineren Rohren fließen Regen- und Schmutzwasser gesonderten. Das Schmutzwasser begibt sich in die Kläranlage und das Regenwasser zum Beispiel in den nächsten Bach. 2015 umfasste das deutsche Kanalnetz über 575.580 km – über das 14-fache des Erdumfangs. Davon waren knapp 243.000 km Mischwasserkanäle.

Rohrformen

Kanalrohre gibt es in verschiedenen Größen und Formen. Generell gilt, je näher wir einem Klärwerk kommen, desto größer wird das Kanalrohr. Herkömmlich verwendet der Kanalbau das Kreis-Profil, jedoch gibt es auch Sonderbauprofile wie das Ei-Profil. Dessen Form gibt ihm bessere hydraulische Fähigkeiten, aber macht es auch gleichzeitig unpraktisch. Sein Querschnitt ist wegen seiner Form oft nicht optimal nutzbar. Welches Profil genommen wird, entscheidet das zuständige Bauamt.

Zeit für Geschichte

Am 24. April 1867 begannen in Hessen die ersten Bauarbeiten an einer modernen Kanalisation in Frankfurter am Main. Sie war nach Hamburg die zweite in ganz Deutschland. Den Bau leitete der englische Ingenieur William G. Lindley. Kurz vorher hatte er schon das Abwassersystem in Hamburg errichtet. Für die damals 78.000 Einwohner der Stadt waren die hygienischen Zustände untragbar geworden. Unrat wurde in Fäkaliengruben gesammelt und später in den Main gekippt oder auf Feldern als Dünger verteilt. In 30 Jahren Bauzeit entstanden 200 Kilometer Kanalnetz. Heute liegen unter Frankfurt über 1600 Kilometer.

Der neue Kanal wurde jedoch nicht von jedem gut aufgenommen. Nach der Einweihung beschwerten sich abwärts des Mains liegende Städte und Gemeinden: Sie hatten nun unter dem Gestank und Schmutz der Stadt zu leiden. Daher wurde 1887 eine Kläranlage zwischen Niederrad und Schwanheim gebaut. Sie war das erste Großklärwerk auf dem europäischen Festland.


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