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Testfilter - Finowmaßkahn Hans Wilhelm

Eine Testfilter-Pilotanlage in einem Kahn - warum?

Seit gut einem Jahr arbeiten wir daran, die in der Machbarkeitsstudie berechneten Annahmen zum Filtersystem in einem maßstäblichen und prototypischen Testfilter umzusetzen. Heute wollen wir darüber berichten.

Der Filter

Unser Filter besteht im Wesentlichen aus Kies unterschiedlicher Granulatgrößen, in deren Zwischenräume die Verunreinigungen herausgefiltert werden und Wasserpflanzen, deren Wurzeln wiederum die Granulatzwischenräume reinigen. So zumindest in der Theorie. Das Prinzip ist erprobt und wird weltweit erfolgreich eingesetzt, bisher jedoch nicht inmitten eines Fließgewässers. Da die Wasserqualität der Spree sehr stark schwankt und insbesondere nach Starkregenereignissen und damit verbundenen Kanalisationsüberläufen sehr schlecht sein kann, muss der Filter mit sehr unterschiedlichen EIngangswassergüten zurecht kommen und dennoch im Ergebnis immer Wasser mit Badegewässerqualität ausgeben. Darin besteht die große Herausforderung.

Schematische Darstellung des Filters mit Angabe der vertikalen Schichten

Um die Ergebnisse der technischen Machbarkeitsstudie zu bestätigen, wollen wir einen prototypischen Testfilter bauen. Das von uns in einem Bieterverfahren ausgewählte Ingenieurbüro AKUT Umweltschutz Burkhardt und Partner arbeitet seit Ende 2015 gemeinsam mit Pecher und Partner und dem Kompetenzzentrum Wasser an der Konzeption und Planung dieser Testfilteranlage. Begleitet werden sie durch Prof. Heiko Sieker aus der Ingenieurgesellschaft Prof. Dr. Sieker.

Planungsschritte

Testfilterkonzept (Schaubild) mit drei Filterkammern in der Schleusenkammer der deaktivierten Sportbootschleuse und einem Frischwasserbehälter im Unterwasser des Spreekanals

Ein erster Entwurf hat den Testfilter im Januar 2016 in der ca. 100 m2 großen Kammer der deaktivierten Sportbootschleuse, direkt am Auswärtigen Amt vorgesehen. Doch durch unkalkulierbare Nebenbedingungen haben wir diesen Ansatz verworfen. Seit dem Frühjahr arbeiten wir deshalb daran, die gesamte prototypische Anlage schwimmend in einem Schiff unterzubringen.

Das Schiff

Das Heck der "Hans Wilhelm" an ihrem ehemaligen Standort in der Nähe des Kraftwerks Lichtenberg

Das Schiff – ein etwas mehr als vierzig Meter langer und fünf Meter breiter Lastkahn ohne Antriebsmaschine – ist im Besitz der Berlin Brandenburgischen Schiffahrtsgesellschaft e.V., besser bekannt als "Historischer Hafen Berlin". In unserer engen Kooperation mit dem Verein bereiten wir die "Hans Wilhelm" seit Mai soweit auf, dass sie Schiffstauglich wird. Sie liegt derzeit im Trockendock der Hegemann Werft in Berlin Spandau, dort wurde der Kahn begutachtet, von verotteten Holzplanken und Schlickansammlungen aus einigen Jahren bereinigt, in Bug und Heck der komplette Boden des Rumpfes ausgetauscht und bald auch der gesamte Schiffskörper neu gestrichen. Dann kann die "Hans Wilhelm" wieder zu Wasser gelassen werden und die Einbauarbeiten des Testfilters beginnen.

Der Testfilter im Kahn

Die drei Laderäume der "Hans Wilhelm" mit je ca. 55 m2 Fläche dienen als bauliche Hüllen für die Filteranlage. Geplant sind drei Tesftilterbecken mit je ca. 24 m3 Fassungsvermögen, wovon jeweils die Hälfte auf die Granulatschicht entfällt, durch die das Spreewasser fließt und gereinigt wird. Darüber hinaus wird es einen "Muschelreaktor" Becken geben. Wir haben im Laufe der Planungen erfahren, dass Muscheln eine enorme Filterwirkung haben und wollen dies im Rahmen des Testfilters ausprobieren.

Ein letztes Becken ist der so genannte Frischwasserbehälter, der mit ca. 70m3 Volumen den späteren Schwimmbereich simuliert. In der Machbarkeitsstudie wird das tägliche Filtervolumen auf die Wassermenge des Schwimmbereichs festgelegt. Das heißt, der komplette Schwimmbereich wird einmal am Tag mit neuem, aus dem Filter kommenden Wasser versorgt. Wir gehen davon aus, dass die Wasserqualität am Ende des Schwimmbereichs immernoch und wie zu Beginn Badewasserqualität hat.

Um sicher zu gehen, wollen wir die Wasserqualität am Anfang und am Ende des Frischwasserbehälters messen und so prüfen, ob das gefilterte Wasser die notwendige Qualität beibehält, bzw. nicht unter die vorgegebenen Richtwerte fällt. In diesem Fall muss dann die Filterkonfiguration in mindestens einem Filterbecken angepasst werden. Die drei Filterbecken arbeiten parallel zueinander, damit wir unterschiedliche Konfigurationen in einem kurzen Zeitraum nebeneinander stellen können. Es dauert eine gewisse Zeit, bis ein einzelner Filter "eingefahren" ist. Schließlich läuft darin ein komplexer biologischer Prozess ab, der zudem den wechselnden Wassergüten der Spree ausgesetzt ist.

Der technische Unterschied unseres Testfilters zur späteren Filteranlage liegt darin, dass wir das Wasser in den Schiffsrumpf hinein und am Ende wieder hinaus pumpen müssen, da wir kein Loch in den Schiffskörper schneiden dürfen und wollen, durch dass Spreewasser auf natürlichen Wege eindringt. Dann wäre der Kahn kein Schiff sondern nur noch ein Schiffswrack.

Schnittperspektive durch den Finowmaßkahn Hans--Wilhelm mit Darstellung der drei Ladekammern, den darin befindlichen Filterbecken und dem Frischwasserbecken (Darstellung: cc Kai Dolata 2016)

Die Messungen

Während des Betriebs der Testfilteranlage werden wir eine Reihe von Messungen im Wasser und in den Filtern vornehmen. Zum einen benötigen wir eine Vorstellung des aktuellen Verunreinigungsgrades der Spree als jeweiligen Ausgangswert. Hinter jedem Filterbecken werden wir die Kapazität und Qualität der Filterung messen und am Ende des Frischwasserbeckens werden wir nochmals die Qualität untersuchen. Alle Ergebnisse wollen wir zeitnah und verständlich aufbereiten. Eine Studie wie dies geschehen kann, wird derzeit durch die Forschungsgruppe Creative Media der HTW Berlin erarbeitet.

 

Schaubild einer möglichen Darstellung von Wassergütedaten (cc BæuckerSanders, 2015)

Wir hoffen, mit dem prototypischen Testfilter bis Ende 2018 ausreichend praktische Ergebnisse zu sammeln, um Rückschlüsse auf die Konfiguration und den Bau des großen Filters im Bereich der Friedrichsgracht treffen zu können.

Der Finowmaßkahn "Hans Wilhelm" soll als historischer Lastkahn mit seinem circa zwanzig Meter hohen Mast, in überholter Optik und mit der Testfilteranlage als Ladung vor dem Garten der ESMT vertäut werden, um so nah wie möglich an die reale Wassersituation im Kanal heranzukommen und auch ein bisschen eine alte Tradition wieder sichtbar zu machen. Denn bis Ende des 19. Jahrhunderts war dieser Kanal die Hauptschifffahrtsader durch die Stadt und war voll gestellt mit diesen Kähnen.

Heute ist dieser Kanalabschnitt für die Schifffahrt gesperrt. Daher sind einige Hürden zu nehmen. Doch wir sind hier guten Mutes, die notwendigen Genehmigungen in den nächsten Wochen vorliegen zu haben. Und mit etwas Glück steht der Testfilter im Spätsommer / Herbst im Projektgebiet.

Friedrichsgracht 1934 mit Jungfernbrücke und Mühlengraben, sowie Blick auf das ehemalige Flussbad (Foto: Politisches Archiv des Auswärtigen Amts)