Definition: Was bedeutet Kanalisation?
Eine Kanalisation ist ein unterirdisches oder teilweise offenes Leitungssystem zur Sammlung und Ableitung von Abwasser und Niederschlagswasser. Sie transportiert verschmutztes Wasser aus Haushalten, Gewerbe und Industrie zu Kläranlagen oder anderen Behandlungsanlagen.
Zusätzlich kann eine Kanalisation Regenwasser von Dächern, Straßen und befestigten Flächen aufnehmen. Je nach System werden Schmutz- und Regenwasser gemeinsam oder getrennt abgeleitet.
Kanalisationen sind ein zentraler Bestandteil der Siedlungswasserwirtschaft. Sie schützen die öffentliche Gesundheit, verhindern die unkontrollierte Verteilung von Abwasser und verringern die Belastung von Böden, Grundwasser und Oberflächengewässern.
Entwicklung der Kanalisation
Schon frühe Städte besaßen Rinnen und Kanäle zur Ableitung von Wasser und Abfällen. Häufig wurden Abwässer jedoch offen durch Straßen oder direkt in Flüsse geleitet.
Mit dem Wachstum der Städte nahmen Gerüche, Krankheiten und Gewässerverschmutzung zu. Der Bau geschlossener Kanalnetze verbesserte die hygienischen Bedingungen erheblich.
Hygienische Bedeutung
Abwasser kann Krankheitserreger aus menschlichen und tierischen Ausscheidungen enthalten. Ohne sichere Ableitung können diese in Trinkwasserbrunnen, Straßen und Wohnbereiche gelangen.
Kanalisation und Trinkwasserversorgung trugen wesentlich zur Eindämmung wasserübertragbarer Krankheiten bei. Voraussetzung ist, dass Leitungen dicht sind und das Abwasser wirksam behandelt wird.
Technische Entwicklung
Frühe Kanäle bestanden häufig aus gemauerten Rinnen oder Schächten. Heute werden Rohre aus Beton, Steinzeug, Kunststoff, Gusseisen und anderen Werkstoffen verwendet.
Pumpwerke, Rückhaltebecken, Messsysteme und computergestützte Steuerungen ergänzen moderne Netze. Sie ermöglichen den Transport auch in flachem Gelände und helfen bei der Bewältigung großer Wassermengen.
Arten von Abwasser
Abwasser wird nach Herkunft und Zusammensetzung unterschieden. Häusliches Schmutzwasser entsteht in Toiletten, Küchen, Bädern und Waschmaschinen.
Gewerbliches und industrielles Abwasser kann zusätzliche Stoffe wie Öle, Metalle, Chemikalien, Salze oder hohe organische Belastungen enthalten. Niederschlagswasser nimmt auf befestigten Flächen ebenfalls Verschmutzungen auf.
Häusliches Schmutzwasser
Häusliches Schmutzwasser enthält Fäkalien, Urin, Lebensmittelreste, Reinigungsmittel, Fette und Körperpflegeprodukte. Es führt organische Stoffe und Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor mit sich.
Auch Arzneimittelrückstände, Mikroplastik und Haushaltschemikalien gelangen über Abflüsse in die Kanalisation. Viele dieser Stoffe lassen sich in herkömmlichen Kläranlagen nicht vollständig entfernen.
Industrielles Abwasser
Industrielles Abwasser unterscheidet sich je nach Produktionsprozess stark. Es kann stark sauer oder alkalisch sein, hohe Temperaturen aufweisen oder gefährliche Stoffe enthalten.
Viele Betriebe müssen ihr Abwasser vorbehandeln, bevor es in die öffentliche Kanalisation eingeleitet wird. Dadurch sollen Schäden am Kanalnetz und Störungen der Kläranlage verhindert werden.
Niederschlagswasser
Regenwasser ist nicht grundsätzlich sauber. Auf Dächern und Straßen nimmt es Staub, Reifenabrieb, Öl, Metalle, Kunststoffpartikel und andere Stoffe auf.
Die Belastung hängt von der Nutzung der Fläche ab. Wasser von wenig belasteten Dächern kann häufig versickert oder genutzt werden, während Abflüsse stark befahrener Straßen eine Behandlung benötigen können.
Mischkanalisation
Bei einer Mischkanalisation fließen Schmutz- und Regenwasser in denselben Rohren. Das System benötigt nur ein gemeinsames Kanalnetz.
Bei trockenem Wetter wird das gesamte Abwasser zur Kläranlage geleitet. Während starker Regenfälle steigt die Wassermenge jedoch stark an. Kanalnetz und Kläranlage können dann überlastet werden.
Mischwasserentlastung
Um Überflutungen und Schäden an der Kläranlage zu verhindern, besitzen Mischsysteme Entlastungsbauwerke. Bei hoher Belastung wird ein Teil des verdünnten Mischwassers direkt in ein Gewässer geleitet.
Dabei gelangen Fäkalien, Nährstoffe, Abfälle und andere Schadstoffe weitgehend unbehandelt in Flüsse oder Seen. Häufige Entlastungen können Gewässer erheblich belasten.
Regenüberlaufbecken
Regenüberlaufbecken speichern einen Teil des Mischwassers vorübergehend. Nach dem Regen wird das Wasser kontrolliert zur Kläranlage weitergeleitet.
Die Becken halten außerdem einen Teil der Feststoffe zurück. Bei extremen Niederschlägen kann ihre Kapazität dennoch überschritten werden.
Trennkanalisation
Bei der Trennkanalisation werden Schmutz- und Regenwasser in getrennten Leitungen gesammelt. Das Schmutzwasser gelangt zur Kläranlage, während Regenwasser meist direkt in ein Gewässer eingeleitet oder versickert wird.
Die Kläranlage wird dadurch bei Regen weniger belastet. Das System benötigt jedoch zwei getrennte Rohrnetze und ist entsprechend aufwendig.
Fehlanschlüsse
Fehlanschlüsse entstehen, wenn Schmutzwasser versehentlich an den Regenwasserkanal angeschlossen wird. Das Abwasser gelangt dann unbehandelt in ein Gewässer.
Umgekehrt kann Regenwasser im Schmutzwasserkanal die Kläranlage unnötig belasten. Kontrollen, Pläne und Prüfverfahren helfen, solche Fehler zu erkennen.
Belastetes Regenwasser
Auch in einem Trennsystem darf Regenwasser nicht immer ohne Behandlung eingeleitet werden. Abfluss von stark befahrenen Straßen, Industrieflächen oder Parkplätzen kann hohe Schadstoffmengen enthalten.
Absetzbecken, Filter, Bodenpassagen und spezielle Behandlungsanlagen reduzieren diese Belastungen.
Aufbau eines Kanalnetzes
Ein Kanalnetz besteht aus Anschlussleitungen, Hauptkanälen, Schächten, Pumpwerken und Sonderbauwerken. Hausanschlüsse führen das Abwasser von Grundstücken in öffentliche Leitungen.
Kleinere Rohre münden in größere Sammler. Diese transportieren das Wasser zur Kläranlage oder zu einem Pumpwerk.
Gefällekanäle
Viele Kanäle nutzen die Schwerkraft. Die Rohre werden mit einem leichten Gefälle verlegt, sodass das Wasser selbstständig fließt.
Ist das Gefälle zu gering, lagern sich Feststoffe ab. Ein zu starkes Gefälle kann dazu führen, dass Wasser schneller fließt als feste Bestandteile und diese im Kanal zurückbleiben.
Pumpwerke
Pumpwerke heben Abwasser auf ein höheres Niveau, wenn ein ausreichendes natürliches Gefälle fehlt. Sie sind in flachen Gebieten und tief liegenden Stadtteilen notwendig.
Ein Ausfall kann zu Rückstau und Überflutungen führen. Notstromversorgung, doppelte Pumpen und regelmäßige Wartung erhöhen die Betriebssicherheit.
Kontrollschächte
Schächte ermöglichen den Zugang zum Kanalnetz. Über sie werden Leitungen kontrolliert, gereinigt und repariert.
Sie befinden sich an Richtungsänderungen, Einmündungen und in regelmäßigen Abständen. Undichte Schächte können Wasser in den Kanal eindringen lassen oder Abwasser an den Boden abgeben.
Probleme durch undichte Kanäle
Kanäle können durch Alterung, Korrosion, Wurzeleinwuchs, Bodenbewegungen oder fehlerhafte Verlegung beschädigt werden. Risse und undichte Verbindungen beeinträchtigen die Funktion.
Tritt Abwasser aus, können Boden und Grundwasser belastet werden. Dringt umgekehrt Grundwasser in den Kanal ein, steigt die zu behandelnde Wassermenge.
Fremdwasser
Fremdwasser ist Wasser, das nicht als eigentliches Schmutzwasser in die Kanalisation gelangen sollte. Dazu gehören eindringendes Grundwasser, Drainagewasser und falsch angeschlossenes Regenwasser.
Es verdünnt das Abwasser und belastet Pumpwerke sowie Kläranlagen. Bei hoher Menge kann es Überläufe begünstigen.
Wurzeleinwuchs
Baumwurzeln wachsen in feine Risse und undichte Rohrverbindungen. Dort finden sie Wasser und Nährstoffe.
Mit zunehmendem Wachstum können sie den Abfluss behindern und Rohre weiter beschädigen. Fräsen, Spülen oder eine Sanierung der Leitung beseitigen das Problem.
Ablagerungen und Verstopfungen
Fette, Feuchttücher, Hygieneartikel, Essensreste und andere feste Stoffe können Ablagerungen bilden. Besonders problematisch sind Produkte, die sich im Wasser nicht schnell auflösen.
Fette lagern sich an den Rohrwänden ab und verbinden sich mit anderen Materialien. Dadurch entstehen feste Massen, die den Querschnitt verkleinern.
Feuchttücher
Viele Feuchttücher bestehen aus reißfesten Kunst- oder Verbundfasern. Sie lösen sich im Abwasser nicht wie Toilettenpapier auf.
Die Tücher verfangen sich in Pumpen und Gittern. Sie verursachen Betriebsstörungen und müssen aufwendig entfernt werden.
Fette und Öle
Flüssige Fette erstarren beim Abkühlen und haften an Rohrwänden. In Verbindung mit mineralischen Stoffen können sehr harte Ablagerungen entstehen.
Gewerbliche Küchen verwenden Fettabscheider, um einen Teil dieser Stoffe zurückzuhalten. Die Anlagen müssen regelmäßig geleert und gewartet werden.
Kanalisation und Kläranlage
Die Kanalisation transportiert Abwasser zur Kläranlage. Dort werden feste, organische und gelöste Stoffe schrittweise entfernt.
Eine gleichmäßige Abwasserzufuhr erleichtert den Betrieb. Starke Schwankungen durch Regen, Industrieeinleitungen oder Fremdwasser können die Reinigungsleistung beeinträchtigen.
Vorklärung im Kanal
Ein Teil der Stoffumwandlung beginnt bereits im Kanal. Mikroorganismen bauen organisches Material ab, während sich Feststoffe ablagern können.
Unter Sauerstoffmangel entstehen Schwefelwasserstoff, Methan und andere Gase. Diese verursachen Gerüche, Korrosion und Sicherheitsrisiken.
Schwefelwasserstoff
Schwefelwasserstoff entsteht beim anaeroben Abbau schwefelhaltiger Verbindungen. Das Gas riecht in geringer Konzentration nach faulen Eiern und ist in höherer Konzentration giftig.
In feuchten Kanalwänden kann es zu Schwefelsäure umgewandelt werden. Diese greift Beton und andere Materialien an.
Rückstau und Überflutung
Bei starkem Regen oder Verstopfungen kann der Wasserspiegel im Kanal steigen. Abwasser drückt dann in tiefer gelegene Leitungen und Gebäudeteile zurück.
Kellerabläufe und Toiletten unterhalb der Rückstauebene sind besonders gefährdet. Rückstauverschlüsse oder Hebeanlagen schützen Gebäude, müssen jedoch regelmäßig kontrolliert werden.
Überlastung bei Starkregen
Kanalisationen werden für bestimmte Regenmengen ausgelegt. Extremereignisse können ihre Kapazität überschreiten.
Zusätzliche unterirdische Rohre allein können das Problem häufig nicht vollständig lösen. Rückhalt, Versickerung und oberirdische Notabflusswege sind ebenfalls notwendig.
Kanalisation und Umwelt
Kanalisationen schützen Gewässer vor direkten Abwassereinträgen. Gleichzeitig benötigen Bau, Betrieb und Instandhaltung Energie und Rohstoffe.
Mischwasserüberläufe, undichte Leitungen und belastetes Regenwasser können weiterhin Schadstoffe freisetzen. Eine nachhaltige Abwasserwirtschaft betrachtet deshalb das gesamte System aus Kanalnetz, Kläranlage und Gewässer.
Mikroplastik und Schadstoffe
Mikroplastik gelangt aus Textilien, Reifenabrieb, Kosmetik und anderen Quellen in die Kanalisation. Ein großer Teil wird in Kläranlagen im Schlamm gebunden, ein Teil gelangt in Gewässer.
Auch Arzneimittel, PFAS und andere Spurenstoffe werden teilweise nur unvollständig entfernt. Maßnahmen an der Quelle und weitergehende Reinigungsverfahren können die Einträge reduzieren.
Dezentrale Abwasserentsorgung
In dünn besiedelten Regionen ist der Anschluss an ein zentrales Kanalnetz nicht immer wirtschaftlich. Dort kommen Kleinkläranlagen, abflusslose Sammelgruben oder andere dezentrale Systeme zum Einsatz.
Diese Anlagen benötigen regelmäßige Wartung und Kontrolle. Bei unsachgemäßem Betrieb können Nährstoffe und Krankheitserreger in Boden und Gewässer gelangen.
Schwammstadt und Regenwassermanagement
Moderne Stadtplanung versucht, Regenwasser nicht vollständig und sofort in die Kanalisation abzuleiten. Stattdessen soll es gespeichert, versickert, verdunstet oder genutzt werden.
Gründächer, Mulden, Baumstandorte, Teiche und durchlässige Beläge entlasten Kanalnetze. Gleichzeitig verbessern sie das Stadtklima und unterstützen die Grundwasserneubildung.
Entsiegelung
Entsiegelte Flächen lassen Niederschlag in den Boden eindringen. Dadurch sinkt die Wassermenge, die bei Regen in die Kanalisation gelangt.
Die Versickerung muss an Boden, Grundwasserstand und Schadstoffbelastung angepasst werden. Stark verschmutztes Wasser benötigt eine Vorbehandlung.
Regenwassernutzung
Gesammeltes Regenwasser kann für Bewässerung, Reinigung oder Toilettenspülung verwendet werden. Dadurch sinkt der Trinkwasserverbrauch und das Kanalnetz wird entlastet.
Speicher müssen hygienisch und technisch geeignet sein. Eine klare Trennung vom Trinkwassernetz verhindert Verunreinigungen.
Sanierung von Kanalnetzen
Alte oder beschädigte Kanäle können offen ausgegraben oder grabenlos saniert werden. Bei grabenlosen Verfahren wird beispielsweise ein mit Harz getränkter Schlauch in das alte Rohr eingezogen und ausgehärtet.
Solche Verfahren reduzieren Baustellen und Eingriffe in Straßen. Sie sind jedoch nicht für jeden Schaden geeignet. Vor der Sanierung erfolgt meist eine Untersuchung mit Kameras.
Zusammenfassung
Eine Kanalisation sammelt und transportiert Schmutz- und Niederschlagswasser. Sie ist für Hygiene, Gewässerschutz und die Funktionsfähigkeit moderner Siedlungen von großer Bedeutung.
Misch- und Trennsysteme besitzen unterschiedliche Vor- und Nachteile. Undichte Leitungen, Fremdwasser, Verstopfungen und Starkregen stellen wichtige Herausforderungen dar. Eine nachhaltige Kanalisation verbindet sichere Abwasserableitung mit Klärung, Regenwasserrückhalt, Versickerung und regelmäßiger Instandhaltung.
