Nutzwasser für städtisches Grün

Vorgängerprojekt

Das BMFTR-Verbundprojekt "Nutzwasser als alternative Wasserressource" lief von 2021 bis 2023 und wurde von der Technischen Universität München mit verschiedenen Partnern aus der Forschung und Praxis sowie der Verwaltung durchgeführt. Ziel war die Entwicklung praxisnaher Strategien zur Wiederverwendung von Wasser für urbane und landwirtschaftliche Bewässerung, inklusive rechtlicher, qualitativer und technischer Aspekte.

Es wurden Demonstrationen, zum Beispiel auf Sportplätzen in Schweinfurt, realisiert, bei denen das aufbereitete Wasser genutzt wurde. Dabei kamen IoT-Technologien zum Einsatz, um den Wasserbedarf in Echtzeit zu steuern und zu dokumentieren.

Zudem wurde die Bewässerungs-App der Arbeitsgemeinschaft Landtechnik und Landwirtschaftliches Bauwesen in Bayern e. V. um urbane Anwendungen erweitert, um den Wasserverbrauch besser zu prognostizieren und letztendlich Wasser effizienter zu nutzen.

Nutzwassereinsatz in Schweinfurt

Am aktuellen Forschungsprojekt sind mehrere Partner beteiligt: Die Technische Universität München (TUM), das Technologiezentrum Wasser in Karlsruhe (TZW), die Stadtentwässerung Schweinfurt, das Unternehmen Xylem, das Leibniz-Rechenzentrum der Bayerischen Akademie der Wissenschaften sowie die Bayerische Landesanstalt für Wein und Gartenbau (LWG).

Die Aufbereitung des Wassers, welches nach der letzten Klärstufe entnommen wird, durchläuft vier weitergehende Reinigungsprozesse: Vorfiltration, Ozonierung, biologische Aktivkohlefiltration und UV-Desinfektion. Der Durchsatz der Anlage beträgt bis zu 10 m³ pro Stunde. Das ist nur ein Bruchteil des gesamten geklärten Abwassers der Kläranlage. Der Rest wird in den Main eingeleitet. Das Nutzwasser wird nach der Aufbereitung in ein nahegelegenes Speicherbauwerk eingespeist.

Regelmäßig ausgebracht wird das Nutzwasser derzeit zu Demonstrationszwecken auf dem Nebenplatz des TV Oberndorf und auf Flächen der Stadtentwässerung der Stadt Schweinfurt. In Zusammenarbeit zwischen der Landesanstalt für Wein- und Gartenbau und dem Servicebetrieb für Stadtgrün und Bau wurden zunächst in einem Kataster die potenziell mit Nutzwasser zu bewässernden Flächen der Stadt Schweinfurt sowie der dortige Pflanzenbestand erfasst.

Ziel war es, den Wasserbedarf der Grünflächen im urbanen Raum zu bestimmen. Die Analyse ermöglicht eine bessere Planung für zukünftige Bewässerungen sowie der Dimensionierung von Wasserspeichern und trägt dazu bei, die städtische Grünqualität langfristig und während langanhaltender Trockenphasen zu verbessern und zu erhalten. Zudem erfordert der Riskomanagementplan, der für den Einsatz des Nutzwassers nach den gesetzlichen Vorgaben erforderlich ist, eine genaue Auflistung der bewässerten Flächen.

Das Nutzwasser soll im innerstädtischen Bereich zunächst fahrzeuggebunden mit einem Wasserfass ausgebracht werden, welches von einem Zugfahrzeug gezogen wird. Dieses Fass ist mit einem hydraulischen Hochverteiler ausgestattet, der direkt vom Fahrzeug bedient werden kann. So lässt sich das Wasser präzise an Baumstandorten, Beeten oder auf anderen Grünflächen ausbringen.

Welche Orte angefahren werden, bestimmen die Daten der Bodenfeuchtesensoren, welche in unterschiedlichen Stadtgebieten in Beeten und Baumgruben installiert sind. Meldet einer der Sensoren eine zu geringe Bodenfeuchte, wird das betreffende Gebiet zur Bewässerung eingeteilt.

Ziel des Projekts

Zur Bewässerung des städtischen Grüns soll eine trockenheitsunabhängige und zuverlässige Wasserressource hergestellt werden, um sowohl Trinkwasserbedarfe als auch das Grundwasser nachhaltig zu entlasten. Gleichzeitig wird geprüft, ob während der Speicherung des Wassers eine Wiederverkeimung auftreten kann, um die Qualität und Sicherheit der bereitgestellten Ressource sicherzustellen.

Im Fokus steht also die praktische Umsetzung der Aufbereitung über die Zwischenspeicherung, Verteilung und die kontrollierte Ausbringung auf öffentlichen Grünflächen der Stadt Schweinfurt.

Lysimeter Anlage

Parallel zur Ausbringung des Wassers in der Stadt Schweinfurt läuft am Institut Stadtgrün und Landschaftsbau der LWG ein Versuch im "Living Lab".

Über die Laufzeit des Projekts werden sechs Lysimeter, welche einen identischen Aufbau aufweisen, mit unterschiedlichen Wasserqualitäten bewässert.

Auf den Versuchsflächen werden vier verschiedene Wasserqualitäten ausgebracht:

1. Mainwasser – direkt aus dem Main in unmittelbarer Nähe der Landesanstalt entnommen.
2. Trinkwasser
3. EU-Premium – ebenfalls ein Produkt der Aufbereitungsanlage in Schweinfurt, das über die EU-Mindestanforderungen hinaus um eine Ultrafiltration sowie UV-Desinfektion erweitert wurde.
4. Nutzwasser der Kläranlage Schweinfurt

Alle Wasserqualitäten werden in IBC-Containern dunkel und kühl gelagert.

Während der Vegetationsperiode werden die Flächen wöchentlich mit bis zu 30 Litern pro Quadratmeter bewässert, jeweils mit der ihnen zugeordneten Wasserqualität.

Mit Saugkerzen wird Sickerwasser aus verschiedenen Tiefen aufgefangen, zusätzlich werden zu Beginn und Ende des Versuchs Bodenproben entnommen und ausgewertet.

Somit kann in den Lysimetern nachverfolgt werden, wie sich Wasser und darin gelöste Stoffe im Boden bewegen. Im Versuch wurde der Bodenaufbau mit Aufbaustärken und verwendeten Materialien angelehnt an die Bedingungen des Sachs-Stadions Schweinfurt nachgebildet, da hier künftig eine Bewässerung mit Nutzwasser erfolgen soll.

Untersucht wird, wie Rückstände und gelöste Stoffe aus unterschiedlichen Wasserqualitäten im Boden zurückgehalten werden. Dadurch sollen mögliche Umweltbelastungen und Risiken für Boden und Grundwasser realistisch dargestellt und bewertet werden.

Ein Blick in die Zukunft

Für das Jahr 2026 ist die Einrichtung einer Wassertankstelle am Speicher der Nutzwasseranlage geplant. Dort sollen künftig Tankfahrzeuge, Bewässerungsdienstleister sowie weitere Abnehmer das Nutzwasser entnehmen können.

Um eine Rückverkeimung an dieser Stelle zu verhindern, müssen am Übergabepunkt das Nutzwassersystem vom Betriebswassersystem (z. B. Fass, Beregnungsanlage) hydraulisch getrennt werden. Daher ist für die Befüllung von Tankfahrzeugen eine Druckbetankung vorgesehen.

Von dieser Tankstelle aus werden auch die bereits definierten Gießrouten versorgt. Im Laufe des Jahres kommen weitere Routen hinzu, die ebenfalls ausschließlich mit Nutzwasser bewässert werden sollen. Die Kapazitäten der Wasserbevorratung, Dauer der Betankung sowie Länge und Wasserbedarf der Routen sind aufeinander abzustimmen.

Parallel werden auf ausgewählten, ausschließlich mit Nutzwasser bewässerten Flächen Bodenproben entnommen. Diese werden über die Projektlaufzeit auf mögliche Stoffverlagerungen sowie auf Veränderungen des Bodenmikrobioms untersucht.

Im Jahr 2027 sind weitere Schritte zur Nutzwasserversorgung vorgesehen. In der Willi-Kaidel-Straße soll ein Speicherbauwerk entstehen, das künftig eine ortsnahe Versorgung des Sachs-Stadions sowie der umliegenden Grünflächen mit Nutzwasser sicherstellen soll. Zusätzlich ist geplant, weitere Abnehmer einzubinden, um die Anlage noch umfassender zu nutzen.

Fazit

Mit Blick auf die künftig weiter zunehmenden Trockenheitsperioden bietet dieses Projekt eine Alternative, um die Trinkwasserressourcen zu schonen. Vor allem in urbanen Bereichen, in denen Grünflächen zum Teil ausschließlich mit wertvollem Trinkwasser bewässert werden, schafft das Projekt eine nachhaltige Entlastung. Dabei kann nicht nur Trinkwasser eingespart, sondern auch das Grundwasser entlastet werden.

Durch die Bereitstellung eines weitergehend gereinigten Wassers und der Rückführung in das Stadtgebiet kann das Wasser in der Region mehrfach genutzt werden. Grundwasserspiegelabsenkungen können aber durch die nicht mehr erforderliche Grundwasserentnahme abgemildert werden.

Genau dieser Aspekt stellt einen der wichtigsten Gründe dar, warum das Projekt von großer Bedeutung ist. Durch die aktuelle Erweiterung des Schweinfurter Klärwerks beziehungsweise anderer Kläranlagen um eine sogenannte vierte Reinigungsstufe zur Spurenstoffentfernng, wird das künftig aufbereitete Klarwasser nahezu "Nutzwasserqualität" haben.