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Die Stadt der Zukunft verschwendet kein Wasser

Nur eine wassersensible Stadt ist gewappnet gegen Trockenperioden, Starkregen, Baumsterben oder Überflutungen. Lange Zeit war das Ziel der Städte, anfallendes Wasser möglichst schnell zu entsorgen, um potenzielle Schäden zu vermeiden. In Zukunft muss es jedoch das Ziel sein, jegliche Art von Wasser in der Stadt zu behalten und so effizient wie möglich zu nutzen. Versickerung, Aufbereitung und innerstädtische Speicherung sind einige wichtige Elemente auf dem Weg dorthin.

Inhalt: Geschildert werden Maßnahmenpakete für Frankfurt auf dem Weg zur wassersensiblen Stadt

Auch Oberflächengewässer in der Stadt stellen Reserven und Zwischenspeicher für das Gießwasser der Pflanzen dar. Ebenso wie das Regenwasser und Baustellengrundwasser muss auch das Wasser vom Main bzw. das von Stillgewässern vor Einspeisung in die Ringleitung und vor Versickerung in die Grundwasserspeicher gereinigt werden.

Eine weitere wichtige ungenutzte Wasserquelle ist das Abwasser: Ähnlich wie in den meisten anderen Großstädten dieser Welt liegt auch in Frankfurt das größte Reservepotenzial für die Stadt in der Wiederverwendung von Abwasser. Die Notwendigkeit dazu könnte sich im Rahmen des Klimawandels ergeben.

In Frankfurt gibt es zudem noch zahlreiche zusätzliche kleinere Maßnahmen zur Bewässerung von Stadtgrün und damit zur Verbesserung des Stadtklimas, wie zum Beispiel die Schaffung von Mulden und Rigolen oder die Installation von Zisternen – alles Meilensteine auf dem Weg zur wassersensiblen Stadt.

Flusswasser aus dem Main kann als Reserve zum Auffüllen der Speicher genutzt werden

Sollten die Regen- und Grundwassermengen nicht ausreichen, so gibt es ein Sicherheitsnetz: den Main. Allerdings kann nur bei hohem Pegelstand Wasser aus dem Main entnommen werden und muss dann für später gespeichert werden.

In Frankfurt bietet es sich an, die Entnahmestelle stromaufwärts in Richtung Fechenheim zu haben, da weiter südlich die städtischen Abwasserreinigungsanlagen (ARA) Niederrad und Sindlingen das (mehrstufig gereinigte) Abwasser in den Main einleiten.

Am nördlichen Brückenende kann stadtnah ein Badesee als weiterer Speicher neu geschaffen werden

Frankfurt fehlt ein eigener Badesee, der mit öffentlichen Verkehrsmitteln gut zu erreichen ist. Im Niddapark wird auf dem ehemaligen Bundesgartenschau-Gelände am nördlichen Ausläufer der Frankfurter Brücken ein solcher Badesee geschaffen.

Der Badesee ist nicht nur ein idealer Speicher für Gießwasser, er erhöht gleichzeitig den Wert dieses Naherholungsgebietes und stellt auch für diverse Tier- und Pflanzenarten einen wichtigen Lebensraum dar.

Mit dem Brücken-Personen-Nahverkehr ist der See gut erreichbar und Abgänge führen direkt von der Brücke hinab zum See. Für Familien ohne Auto, Senioren und Kinder, die bis jetzt nur mit viel Aufwand oder in Begleitung von Erwachsenen an einen Badesee gelangten, ist dies eine neue Freizeitattraktion in Frankfurt.

Stiftung Altes Neuland Frankfurt GNU

Der Badesee beeinflusst zudem das Stadtklima positiv: Durch die Verdunstung des Wassers wird - zumindest bei einigen Wetterlagen -  die Luft in der Nähe des Sees heruntergekühlt und kann in die Innenstadt ziehen.

Der Badesee an der Nidda: Wasserspeicher, Klimakühler und Naherholungsgebiet

Umfang: 820 m

Fläche: 45.000 m²

Speicherkapazität: rund 120.000 m³

Entnahmekapazität: 13.500 m³

Erreichbar über den autonomen Verkehr auf den Brücken – bedarfsweise im Minutentakt

Ersatz für Hundewiese: Das komplette Areal südlich des Sees

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Die Frankfurter haben schon immer Naturfreibäder in der Stadt geschätzt, wie die historische Aufnahme des Mainschwimmbads am Eisernen Steg von 1930 zeigt

Naturfreibad Frankfurt - Wikipedia

Der Badesee wird naturverträglich und nachhaltig angelegt

In der Planungsphase müssen hydrogeologische Untersuchungen durchgeführt werden um festzustellen, bis zu welchem Maß sich der See aus Grundwasser speisen kann. Das restliche Wasser gelangt durch gesammeltes und gereinigtes Regenwasser über die Brücken-Ringleitung in den See.

Der See hat ein großes Speichervolumen; je nach der gewählten Tiefe kann er bis zu 120.000 Kubikmeter Wasser fassen.

Zum Gießen wird nicht das gesamte Seewasser abgeleitet, sondern die sogenannte „Wassernutzbarkeit“ in Trockenzeiten ist auf 30 cm des Wasserpegels (circa 13.500 m³ Wasser) beschränkt: Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Badesee auch in Trockenperioden als natürliche Klimaanlage und tolle Bademöglichkeit für die Stadt fungiert.

Die Betreibergesellschaft der Frankfurter Brücken trägt die Verantwortung für die Wasserqualität des Sees, die Sauberkeit des Gesamtareals sowie die Sicherheit und Versorgung der Badegäste.

Die Wasserentnahme aus Badegewässern

Wegen der Badewasserqualität kann die Entnahme direkt durch eine trocken aufgestellte selbstansaugende Pumpe im

Uferbereich erfolgen. Eine Tauchmotorpumpe sollte wegen der Gefahr eines Stromschlages nicht verbaut werden.

Um das Ansaugen von Grobstoffen zu vermeiden, sollte die Sauglanze mit einer groben bis mittleren Kiespackung umgeben werden. Eine Abdeckung kann das Algenwachstum minimieren und eine anschließende vollautomatische Filteranlage sorgt für eine weitgehende Reduzierung von ungelösten Schmutzstoffen.

Die Leitung zur Beet- und Parkbewässerung sollte so verbaut werden, dass sie sich beim Ausschalten der Pumpe selbstständig

entleert. Die Anlage kann um eine Hygienisierungsstufe (UV-Bestrahlung und/oder einen Aktivkohlefilter) erweitert werden.

Alle Bestandteile der Anlage können in einem einfachen Zweckbau installiert werden. Bei Betrieb sind bedarfsgerechte Kontrollen und jährliche Reinigungen der Wasserfassung erforderlich.

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In das Wassersystem der Brücken können zudem weitere Stillgewässer im Frankfurter Stadtgebiet integriert werden

Zusätzlich zum beschriebenen Badesee können weitere Oberflächengewässer in das System integriert werden. Je nach Standort wäre es denkbar, dass diese sogenannten Stillgewässer ähnlich wie Zisternen funktionieren, d.h. Regenwasser von Dachflächen auffangen und zwischenspeichern, um es dann in die Ringleitung abzugeben; oder sie können wie das Grundwasser und der Badesee als Speicher dienen, bis das zugeführte Wasser für den Bewässerungsbedarf entnommen wird.

Auch im Fall der Stillgewässer wird wie beim Badesee im Niddapark die Pegelschwankung auf 30 cm limitiert: Entsprechend können insgesamt bis zu 12.775 m³ Wasser temporär entnommen werden.

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Gründlich gereinigtes Abwasser stellt zukünftig eine weitere Gießwasser-Reserve in Frankfurt dar

Derzeit wird Wasser, das in der Stadt anfällt - sei es Regenwasser, Grundwasser oder Abwasser - in erster Linie entsorgt.

Die Frankfurter Brücken können für das Verwenden von Regenwasser und Grundwasser die bereits geschilderten Lösungen bieten. Bleibt noch das Abwasser aus den Haushalten und Gewerbeeinheiten.

Rund 65 Mio. Kubikmeter gereinigtes Abwasser werden von den Frankfurter Kläranlagen in Niederrad und Sindlingen jährlich in den Main geleitet.

Die Reinigung dieses Abwassers ist bereits heute sehr gründlich: In einem dreistufigen Verfahren werden zunächst grobe Feststoffe in der mechanischen Reinigung entfernt. Durch die biologische und chemische Reinigung werden anschließend in erster Linie Kohlenstoffe sowie die Nährstoffe Stickstoff und Phosphor entfernt. Dann erst wird das Wasser in den Main entsorgt.

Um es bedenkenlos als Gießwasser flächendeckend nutzen zu können, bedarf es noch der sogenannten „4. Reinigungsstufe“.

Die vierte Reinigungsstufe umfasst eine weiterreichende Elimination von Phosphor sowie die Entfernung von Mikroschadstoffen.

Immer mehr Städte setzen in ihrer Wasserwirtschaft diese Reinigungsstufe um.

Auch in Frankfurt ist die Umsetzung dieser weiterführenden Abwasserreinigung bereits in Planung.

In der 4. Reinigungsstufe kommen Sand- und Aktivkohlefilter, Ozonierungs- und Membrananlagen sowie Kombinationen daraus zur Anwendung.

Derzeit gibt es für die „4. Reinigungsstufe“ keine verbindlichen rechtlichen Vorgaben. Es ist jedoch davon auszugehen, dass sich dieser Umstand in naher Zukunft ändern wird.

 

Nach den ersten großtechnischen Umsetzungen solcher Anlagen in der Schweiz hat Deutschland vor allem in Baden-Württemberg und Nordrhein-Westfalen nachgezogen.

Die erste hessische Versuchsanlage wurde mit Unterstützung der TU Darmstadt auf der Kläranlage Langen realisiert. Die erste großtechnische Anlage auf hessischem Boden wird derzeit in Bickenbach gebaut.

Verschiedene Aufbereitungsverfahren sind für die verschiedenen Wasserquellen und –stationen des Brücken-Wassersystems notwendig

Die Ringleitung dient als zentrales Verteilungsorgan. Das gesamte Wasser von den Quellen hin zu den Speichern und von dort zu den Beeten fließt durch die Ringleitung. Das Wasser muss eine gewisse Mindestqualität aufweisen, um Schäden an der Ringleitung zu verhindern. Für Bewässerungswasser selbst gibt es keine festen Grenzwerte. Entscheidend ist, dass es weitgehend feststoff- und keimfrei ist. Je nach anfänglich zu erwartender Wasserqualität ergeben sich unterschiedliche erforderliche Aufbereitungsverfahren.

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Die wassersensible Stadt der Zukunft nutzt jeden Tropfen Wasser

Durch den Klimawandel steigt inzwischen in manchen Jahren die  Wasserknappheit auch in den bisher wasserreichen Ländern Mitteleuropas, vor allem in den Sommermonaten.

Entsprechend wurde auf EU-Ebene die Wiederverwendung von aufbereitetem Abwasser als zusätzliche Wasserquelle definiert - und soll nun in den Mitgliedsstaaten weiter gefördert werden.

Auch in Deutschland arbeitet man daran: Ein Fachgremium der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (DWA) erstellt derzeit dazu ein Regelwerk für den deutschen Raum, das 2023 veröffentlicht werden soll. Darin heißt es explizit, dass das gereinigte Abwasser nicht nur in der Landwirtschaft, sondern auch zur Bewässerung urbaner Grünflächen genutzt werden soll.

Dies ist in anderen Ländern mit Wasserknappheit wie den USA, Australien oder Israel bereits der Fall und dürfte auch in Deutschland flächendeckende Verbreitung finden.

 

Die Wiederverwendung weitergehend gereinigten Abwassers wird ein Zukunftsbestandteil des Brückenprojektes werden

Dabei ist geplant, dass das Abwasser gezielt zur Grundwasseranreicherung genutzt wird, also denselben Weg über die Ringleitung zu den Infiltrationsanlagen zurücklegt wie das aufgefangene Regen-,  Baugruben- oder Flusswasser.

Dafür wird eine Verbindung vom Ablauf der Kläranlage Niederrad zum nächstgelegenen Brückenabschnitt geschaffen werden. Da Kläranlagenabläufe im Vergleich zu den anderen Wasserquellen im Brückenprojekt eine permanente Quelle darstellen, kann das Wasser je nach Wetter nur dann von der Kläranlage über die Ringleitung zu den Beeten befördert werden, wenn Bewässerungsbedarf besteht. Bedarfsweise kann also der „Umweg“ über das Grundwasser vermieden werden, wodurch der Wassertransport sich verkürzt und der Energiebedarf des Bewässerungssystems verringert werden kann.

Voraussetzung für eine solche Anwendung ist die Realisierung der 4. Reinigungsstufe auf der Kläranlage Niederrad in großtechnischem Umfang. Diese ist gegenwärtig noch nicht erfolgt, wobei neben den notwendigen Investitionen auch der Platzmangel auf dem Gelände eine Herausforderung darstellt. Zudem fehlen verbindliche Vorgaben, wieviel des anfallenden Wassers weitergehend aufbereitet werden muss.

Es ist allerdings zu erwarten, dass bis zur Fertigstellung der Frankfurter Brücken auch die 4. Reinigungsstufe in Frankfurt implementiert ist und die Brücken als Verteilersystem das gereinigte Abwasser zu Speicherorten bringen und nach Entnahme von dort für die Stadt direkt als Gießwasser nutzbar machen.

Dimensionierung der Filtrationscontainer

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Das Maßnahmenpaket auf dem Weg zur wassersensiblen Stadt umfasst auch kleinräumige dezentrale Maßnahmen wie die Schaffung von Mulden

Durch die Gestaltung von Grünflächen mit Muldencharakter, mit einer maximalen Höhendifferenz von 30 Zentimetern zur umliegenden Fläche, ist eine dezentrale Sammlung und Versickerung von Regenwasser möglich, vor allem bei Starkregenereignissen.

Wird das Wasser von Gehwegen oder anderen versiegelten Arealen zu solchen Mulden geleitet, entlastet dies die Kanalisation. Gleichzeitig steht das Wasser den  –für Mulden besonders auszuwählenden-  Pflanzen zur Verfügung. So wird Regenwasser dem natürlichen Wasserhaushalt vor Ort zugeführt.

Vor allem im Sommer können vermehrt auftretende Starkregenereignisse besser abgefangen werden, und der Verdunstungseffekt sorgt im Anschluss für ein angenehmes Mikroklima.

Bei fachgerechter Anlage der dauerhaft begrünten Mulden versickert das Wasser binnen 24 Stunden, sodass keine Staunässe, Schäden an den Pflanzen, Insektenbrutstätten oder andere unangenehme Nebeneffekte entstehen.

Das Muldenkonzept lässt sich nicht nur entlang der Brücken implementieren, sondern im gesamten Frankfurter Stadtgebiet

Sieker Regenwasserexperten

Die Anlage und Dimensionierung von Mulden muss im Vorfeld fachgerecht geplant und berechnet werden

TU Dresden Hydrowissenschaften

In Frankfurt sollte eine Zisternensatzung eingeführt werden

Überall dort, wo die Brücken an großen Häuserblöcken vorbeilaufen, deren Fassade sich für Begrünung eignet, sollte eine Zisterne auf dem Grundstück der Häuserblöcke installiert werden, die das Fassadengrün bewässert.

Die Brückenzisternen unter der Fahrbahn „vor der Haustür“ dienen als Backup: Ist die grundstückseigene  Zisterne vollständig gefüllt, so kann sie überschüssiges Regenwasser zur Brückenzisterne hin entleeren. Und führt die hauseigene Zisterne nicht genug Wasser, kann sie dies von der Brückenzisterne beziehen.

Die Installation einer Zisterne auf Grundstücken mit einer gewissen Mindestgröße könnte auch in Frankfurt (ähnlich wie in anderen Gemeinden) insbesondere für Neubauten in Form einer „Zisternensatzung“ verpflichtend festgeschrieben werden.

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Als wassersensible Stadt kann Frankfurt sogar einen Beitrag zu den nachhaltigen Entwicklungszielen der Vereinten Nationen leisten

Die heute standardmäßige Reinigung des Abwassers wird zukünftig in Frankfurt erweitert durch die 4. Reinigungsstufe, die eine Elimination von Mikroschadstoffen vornimmt:

Mikroplastik wie Reifenabrieb, hormonell wirksame Substanzen sowie Arzneimittelrückstände oder antibiotikaresistente Keime werden dabei entfernt.

Flankierende Maßnahmen wie die Schaffung von Versickerungsmulden oder der standardisierte Einbau von Zisternen und Rigolen auf Hof- und Freiflächen sind weitere Bausteine auf dem Weg zur wassersensiblen Stadt.

Auf diese Weise kann Frankfurt nicht nur das Regenwasser und Grundwasser, das in der Stadt anfällt, sondern auch das Abwasser in einem städtischen Wasserkreislauf halten und muss anderen Gemeinden nicht mehr für Wasserimporte nach Frankfurt das Trinkwasser entziehen.

Fazit: Die Frankfurter Brücken sind ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zur wassersensiblen Stadt

 

Durch die Frankfurter Brücken wird ein System geschaffen, mit dem sich bis dato ungenutztes Wasser einsammeln, speichern und wiederverteilen lässt.

Nicht nur Regenwasser oder Baugrubenwasser können als Wasserquellen für die stadtklimatisch wichtige Entsiegelung und Begrünung Frankfurts genutzt werden; vielmehr kann zukünftig auch weitergehend gereinigtes Abwasser von den Brücken zu Speicherorten bzw. Grünflächen weitergeleitet werden.

Die unterschiedlichsten Wasserströme, die historisch stets aus der Stadt hinausgeschafft wurden, können mithilfe der Frankfurter Brücken  zur Bewässerung von Stadtgrün genutzt und so dem natürlichen Wasserkreislauf der Stadt wieder zugeführt werden.