1.1 Das System. Siedlungswasserwirtschaft. Ziele der Siedlungswasserwirtschaft. Target 3: Halve, by 2015, Goal 7: Ensure Environmental Sustainability

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1 Technische Universität Dresden Peter Krebs Technische Universität Dresden Peter Krebs Fachrichtung Wasserwesen, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft Fachrichtung Wasserwesen, Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie 1 Einführung in die Siedlungswasserwirtschaft 1 Einführung in die Siedlungswasserwirtschaft 2 Grundlagen zur Systembeschreibung 3 Wasserversorgung 4 Siedlungsentwässerung 5 Abwasserreinigung 1.1 Das System Siedlungswasserwirtschaft 1.2 Geschichte der Wasserversorgung 1.3 Geschichte der städtischen Entsorgung Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 1 Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 2 1 Einführung Ziele der Siedlungswasserwirtschaft 1.1 Das System Siedlungswasserwirtschaft Hygiene Überschwemmungs- schutz Körperhygiene hygienische Entsorgung Werterhaltung Vermeidung Gebäudefeuchte Gewässerschutz Nachhaltiges Ressourcenmanagement Erhaltung von Ökosystemen Qualität der Erholung Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 3 Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 4 Sicheres Trinkwasser Sicheres Trinkwasser United Nations Millenium Development Goals Goal 7: Ensure Environmental Sustainability Target 3: Halve, by 2015, the proportion of the population without sustainable access to safe drinking water and basic sanitation Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 5 Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 6 1

2 Kindersterblichkeit in Zentralamerika und Zugang zu sicherem Trinkwasser Alleyne et al., Overview of social inequalities in health in the Region of the Americas, using various methodological approaches, doi: /S Hygiene Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 7 Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 8 Schutz vor Überschwemmung Umweltschutz Schadlose Ableitung von Abwasser Grundwasser Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 9 According to a preliminary analysis, the reason for the dead fish in the Tuo River was that some companies discharged wastewater into a small tributary. Several consecutive days of rain flushed the polluted water into the Tuo River, and polluted it too. Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 10 Zugang zu Wasserver- und Entsorgung Konventionelles System der Siedlungswasserwirtschaft population g water ressources Proportion of p using improved drinking population itation facilitities Proportion of p using improved sani UN MDG Report 2008 Siedlung Tr v Grundwasser Ka analisation Grundstück-, Platz-, Straßenentwässerung Niederschlag- Abfluss-Prozess Retention Regenbecken Überlauf Sedimentation Retention Schmutzwasserspeicher Reservoir rinkwasserverteilung Trinkwasseraufbereitung Versickerung Fremdwasser- Infiltration In-/Exfiltration Vorfluter Kläranlage Reinigung Entsorgung Entlastung Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 11 Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 12 2

3 Einwohnerspezifische Frachten der Abwasser-Teilströme [g/(e d)] Vision einer konsequenten 3-Stoffstrom-Trennung 100% 80% 60% 40% 20% 0% Urin Fäzes Grauwasser CSB BSB TS (TR) N P K Brauchwasser Trinkwasser beh. Trinkwasser Küche Mindestwasserqualität Nutzungs- Anfallort Stoffstrom Behandlung Produkt Phasentrennung beh. Speicherung Braunwasser Trenntoilette Urinal Hygienisierung org. Pflanzennährstoff Stabilisierung Bioabfälle Biogas Waschmaschine Bad Gelbwasser Grauwasser Hygienisierung Nährstoffgewinnung Mikroschadstoff-Red. Speicherung C-Abbau Hygienisierung P-Elimination Stabilisierung beh. Abwasser Pflanzl. Biomasse Min.-org. Pflanzennährstoffe beh. Abwasser Brauchwasser Schlamm pflanzl. Biomasse Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 13 aus DWA, 2009 ; Neuartige Sanitärsyteme, verändert Beispiele (vor der Zeitrechnung) 1 Einführung Beginn Ort Beispiel 4000 v. Chr. Mesopotamien, Ägypten, China Offene Kanäle (Bewässerung) 1.2 Geschichte der Wasserversorgung 3000 v. Chr. Mohendscho-Daro (Pakistan) Schachtbrunnen, Kommunales Wasser-versorgungssystem, konische Tonrohre DN v. Chr. Armenien Fernleitungen mit Aquädukten und Staubecken 500 v. Chr. Griechenland Quellfassungen, Reinigung von Zisternenwasser mit Sandfiltern, Kommunale Wasser-versorgungssysteme, Bronze-Gussrohre 300 v. Chr. Röm. Reich Quellfassungen, Absetzbecken, Kommunale Wasserversorgungssysteme in drei Druckstufen, Fernleitungen mit Aquädukten, genormte Bleirohre für Hausleitungen (DN 25 bis 300) 200 v. Chr. Pergamon Kommunales Wasserversorgungssystem, Tonrohre DN 190, Hochdruckrohrleitung mit (wahrscheinl.) Bronzerohren für Druck bis 16 bar Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 15 Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 16 Wasserleitungen für Rom (Rekonstruktion) Trinkwasser-Aquädukt im Segovia (Spanien) Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 17 Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 18 3

4 Hellenistische Druckleitung in Pergamon Römische Trinkwasserrohre Blei Ton Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 19 Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 20 Entwicklung nach der Zeitrechnung Holzrohre des Mittelalters Beginn Ort Beispiel 1000 Deutschland Holzrohre ab 1250 Europa Flussfassungen 1785 Großbritannien Handkolbenpumpe wird mit Dampfmaschinen-antrieb verbessert 1796 Frankreich Hydraulischer Widder London London Sandfilter John Snow vermutet Zusammenhang von Cholera und verseuchtem Trinkwasser 1848 Altona Absetzbecken, Beginn der zentralen Wasserversorgung 1856 Berlin Wasserwerk mit Langsamfiltern 1875 Chemnitz Grundwasseranreicherung 1890 USA, Niederlande Zugabe von Flockungsmitteln 1906 Bremen Aluminiumsulfateinsatz Anfang 20 Jh. Europa, USA Chlorung, Ozonung Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 21 Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 22 Wassermesser Cholera in London (1854/55) Broad Street Pump Affair 1709 John Snow (1855), On the mood of Communication of Cholera 1724 Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 23 Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 24 4

5 Cholera in Hamburg (1892) Langsamfilter in Berlin Bekanntmachung Vor dem Genuss ungekochter Speisen, namentlich ungekochten Elb- und Leitungswassers (...), wird dringend gewarnt. Die Choleraepidemie hat 1892 in Hamburg über Todesopfer gefordert! Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 25 Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 26 Filter 1 Einführung Geschlossene Druckfilter Ultrafiltration 1.3 Geschichte der städtischen Entsorgung Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 27 Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 28 Zweistromland, um 3000 v. Chr. (aus Illi, 1992) Babylon, um 600 v. Chr. (aus Illi, 1992) Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 29 Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 30 5

6 Cloaca Maxima (aus Illi, 1992) Rom: Cloaca Maxima Tuffstein Sohle aus Tuffstein Wände aus Ziegelstein Gewölbe aus röm. Zement Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 31 Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 32 Römische Gemeinschaftslatrine Rom: Straßeneinlauf Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 33 Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 34 Ehgraben Sanitary Report (Edwin Chadwick, 1842) ( ). Zu drei dieser Häuser sind die Abtritt(gruben) unbedeckt; hier sind kleine Wassertümpel mit aller Art von Abfall, tote Tiere und pflanzliche Stoffe zusammengehäuft, eine höchst faule und verdorbene Masse ( ); ansteckende Gerüche breiten sich periodisch in der Nachbarschaft aus und bewirken verschiedene Typen von Fieber sowie Magenund Darmstörungen. Buchminiatur aus Boccacio, Decamerone (Mitte 14. Jh) Kopie aus Illi (1992) Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 35 Edwin Chadwick (1842). Report on the Sanitary Condition of the Labouring Population of Great Britain. (aus Illi, 1992) Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 36 6

7 Grube oder Schwemmkanal? Frankreich, Mitte 19. Jh., Tonnensystem 19 Jh. zunehmende Urbanisierung massive Verschlechterung der hygienischen Bedingungen Lösungsalternativen: 1. Gruben mit Abfuhr Vorteile: Dünger für Landwirtschaft geringe Gewässerbelastung Nachteile: aufwändiges Handling keine Wasserspülung 2. Schwemmkanal Vorteile: WC einfache Ableitung Nachteile: Gewässerbelastung Verlust des Düngers Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 37 Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 38 Das Liernur-System Städtischen Kanalisation und Abwasserbehandlung Ziel: Kombination der Vorteile von Gruben und Schwemmkanal Trennsystem im Freigefälle Schmutzwasser im Vakuumsystem Gründe für Scheitern: Technische Probleme Lobby Keine wirtschaftliche Verwertung der Fäkalien Kanalisation: Errichtung ab ca Anfangs nur Ableitung von mit zunehmender Verbreitung des WC auch Einleitung von Fäkalien Abwasserbehandlung Rieselfelder mit Gemüseanbau (z.b. Berlin) meist ungeklärte Ableitung in Gewässer Vorwiegend mech. Reinigung bis 1970 Nährstoffelimination seit ca Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 39 Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 40 Künftige Herausforderungen Wasserrahmenrichtlinie Basic Sanitation Spurenstoffe Mega Cities Siedlungswasserwirtschaft Geodäsie Kap. 1 Einführung JT,PK, Seite 41 7