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(openPR) Einbau einer Trinkwasseraufbereitungsanlage in ein ehemaliges Lagergebäude
Die Trinkwasserversorgung Würzburg GmbH realisierte mit BAURCONSULT Architekten Ingenieure den Einbau einer Trinkwasseraufbereitungsanlage in ein ehemaliges Lagergebäude auf dem innerstädtischen Gelände der Würzburger Versorgungs- und Verkehrs GmbH (WVV).
Die Trinkwasserversorgung Würzburg GmbH plante den Neubau einer Aufbereitungsanlage für die Bahnhofsquelle A im Bereich des Hauptbahnhofes Würzburg im Jahre 2014 und 2015. Die Baumaßnahmen wurden bis zum Sommer 2016 umgesetzt. Die Bahnhofsquelle A trägt zu einem nicht unerheblichen Teil zur Trinkwasserversorgung der Stadt Würzburg bei.
Hintergrund für den Neubau waren die von der Deutschen Bahn AG angestrebten Umbaumaßnahmen am Hauptbahnhof, welche zwingend bis zur Landesgartenschau im Jahr 2018 fertig gestellt werden sollen. Es war zu befürchten, dass die tiefgründigen Arbeiten innerhalb des Einzugsgebietes negative Folgen für die Qualität des in der Bahnhofsquelle A gewonnen Trinkwassers haben. Zur Sicherstellung der Trinkwasserversorgung musste daher bis zu den Baumaßnahmen der Deutschen Bahn AG die Aufbereitungsanlage der Bahnhofsquelle A realisiert werden.
Standortsuche mitten in Würzburg
Als besondere Herausforderung erwies sich die komplexe Planungsarbeit um die innerstädtische Standortfindung der Wasseraufbereitungsanlage. Sechs unterschiedliche Standortvarianten wurden in Erwägung gezogen und im Konzept geprüft: Einbau in das alte Kesselhaus der WVV, Integration in das geplante Studentenwohnheim in der Nähe des Bahnhofs, Provisorische Stahlhalle auf dem Parkplatz der WVV, Solitärlösung auf einem freien Grundstück nahe des geplanten Studentenwohnheims, Platzierung unter der Grombühlbrücke und schließlich Einbau in das als Lager genutzte historische Gebäude der WVV. Nach Bewertung aller Varianten in Hinsicht auf die Wirtschaftlichkeit, den akuten und künftigen Nutzen, die technische und logistische Realisierung sowie städtebauliche Entwicklung, entschieden sich die Stadtwerke Würzburg für den Einbau in das historische Lagergebäude. Diese Lösung verbindet eine wirtschaftliche Umsetzung mit einer langfristigen Nutzbarkeit der Anlage und die Möglichkeit, die ehemals zur Energieerzeugung genutzten Räumlichkeiten wieder einer versorgungstechnisch relevanten Funktion zuzuführen. Gleichzeitig konnte das Bild der Stadt mit seiner architektonischen Wertigkeit erhalten bleiben.
Baumaßnahmen im ehemaligen Lagergebäude
Der Einbau der Aufbereitungsanlage Bahnhofsquelle A in das aus dem Jahr 1890 stammende Gebäude erwies sich als anspruchsvoll. Vor dem Neubau mussten die ehemaligen Maschinenfundamte im Kellergeschoss und der Kellerboden selbst abgebrochen werden. Um dies im festgesetzten Zeitfenster umzusetzen, mussten die frei stehenden Außenwände mittels einer Stahlkonstruktion an außenliegenden Bohrpfählen abgefangen werden, um dann den aussteifenden Erdgeschossboden auszubauen und die Einbauten im Keller mit entsprechendem Maschineneinsatz abzubrechen.
Nach vollständiger Entkernung wurde eine neue Stahlbetonkonstruktion im Gebäude erstellt. Die Gründung erfolgte über Bohrpfähle mit 2,50 m Einbindung in den anstehenden Fels. Um eine Verzahnung mit dem historischen Bruchsteinmauerwerk des Kellers zu vermeiden, wurden sämtliche Innenflächen des Bestands bis auf Erdgeschossniveau mit Spritzbeton egalisiert und die Stahlbetondecken des Bestands auch vertikal abgefugt. Hierdurch wurde sichergestellt, dass die Lastabtragung der Aufbereitungskomponenten über die neue innenliegende Stahlbetonkonstruktion und die Bohrpfähle in den anstehenden Fels erfolgt. Das vorhandene Bauwerk hat lediglich eine umschließende Funktion.
Vor der Winterperiode wurden dann im Dezember 2015 bei laufenden Rohbauarbeiten die Filterkessel, die Edelstahltrinkwasserbehälter und die Spülabwasserkunststoffbehälter in das Gebäude eingehoben. Die Rohbauarbeiten konnten im Jahr 2015 weitestgehend abgeschlossen werden. Im Jahr 2016 arbeiteten dann die Gewerke Estrich/Fliesen, Maler, Verfahrens- und EMSR-Technik, parallel, aufgeteilt auf die beiden Geschossebenen. Nach festgelegten Zeitfenstern erfolgte dann der Wechsel der Gewerke zwischen den Geschossen.
Anordnung der Aufbereitungsanlage in der Halle
Im Untergeschoss des Wasserwerkes sind die Edelstahlbehälter für Rein- und Spülwasser der Ultrafiltration sowie die PE-Behälter für das zum Teil chemikalien¬haltige Spülabwasser der Ultrafiltration platziert.
Die Spülabwasserbehälter reichen bis in das Erdgeschoss und sind von hier aus über entsprechende Aufstiegshilfen begehbar. Die Behälter weisen jeweils ein Speichervolumen von 25 m³ auf und wurden in Auffangwannen aufgestellt.
Die Reinwasserbehälter sowie der Spülwasserbehälter der UF reichen bis in das 1. Obergeschoss und sind von der hier angeordneten Gitterrostebene aus zugänglich.
Im Untergeschoss des Wasserwerkes wurden alle Förderpumpen (Rohwasserförderung, Reinwasserförderung, Spülpumpen der UF, Spülabwasserpumpen) und die Kompressoranlagen zur Versorgung der pneumatisch betriebenen Armaturen platziert. Entlang der östlichen Wand des Wasserwerkes ist die Spülabwasser-UF (UF 5) installiert. Als abschließende Desinfektion wurden an den Reinwasserpumpen druckseitig zwei UV-Anlagen angeordnet.
Im Erdgeschoss des Wasserwerkes ist die Ultrafiltration (UF 1 bis 4) installiert. Jeder Filtrationsstraße sind im Zulauf ein Vorfilter sowie ein Kontaktbehälter für die bedarfsweise Zudosierung von Flockungsmittel zugeordnet. In der südlichen Hälfte der Aufbereitungshalle sind die sechs Aktivkohlekessel platziert. Sie ragen durch die Gitterrostebene (Wartungsebene) bis weit ins Obergeschoss. Zwischen jeweils zwei Aktivkohlekesseln ist hier ein Spülabwasserbeobachtungsbecken installiert, über das die ablaufenden Spülabwässer der Aktivkohlefilter zu Kontrollzwecken einsehbar sind.
Zum Einbringen der Aktivkohlefilter sowie sämtlicher Behälter musste im Bauzustand im bestehenden Dach eine provisorische Öffnung geschaffen werden. Hierfür wurden das Dach und die historische Stahlkonstruktion im erforderlichen Umfang rückgebaut.
An der südlichen Stirnseite der Halle entstand vom Kellergeschoss bis in das 1. Obergeschoss ein Trakt mit Treppenanlage, Dosierraum im Erdgeschoss, Elektroraum und Schaltwarte im Obergeschoss. Das Treppenhaus wurde brandschutztechnisch von Pumpenhalle und Aufbereitungstrakt getrennt. Die Türöffnungen sind rauchdicht verschlossen (T30-RS). Die entsprechenden Anforderungen waren dann auch für Kabel- und Leitungsdurchführungen umzusetzen.
Im Dachgeschoss ist die Installation zur Belüftung / Umluftführung des Elektroraumes untergebracht. Dort wurde auch der Luftfilter für die Be- und Entlüftung der Reinwasserbehälter installiert.
Wasseraufbereitung
Im Bereich der Quellfassung wurden Einrichtungen zur Erhöhung des Sauerstoffgehalts im Rohwasser vorgesehen. Die Aufbereitung selbst besteht aus den Schritten der Ultrafiltration mit möglicher Zugabe von Flockungsmittel, einer Aktivkohlefiltration und einer abschließende UV-Desinfektion. Der Durchsatz der Anlage beträgt zwischen 40 und 132 l/s. Die Ultrafiltration ist vierstraßig ausgebildet, die Aktivkohlefiltration besteht aus drei Filterstraßen mit jeweils zwei hintereinander geschalteten Filtern, welche mit einer Reihen- / Wechselschaltung betrieben werden.
Die Ultrafiltration wirkt als Druckfiltration. Als Filtermedium werden Kunststoffmembranen aus modifiziertem Polyethersulfon (PESM) mit einem MWCO (molecular weight cut off) von ca. 100.000 Dalton, was einer Porengröße von ca. 10 bis 20 nm (0,01 - 0,02 µm) entspricht, gewählt. Damit können Partikel bis zur Größe von Viren zuverlässig zurückgehalten werden. Die Membranen sind zu Kapillaren ausgezogen und werden zu Modulen gebündelt. Die Filtration erfolgt von innen nach außen.
Für den Normalbetrieb des Wasserwerkes bei 90 l/s Durchsatz sind nur drei der vier Ultrafiltrationsstraßen in Betrieb. Nach der Spülung wird jeweils die gespülte Straße außer Betrieb genommen und durch die vorher pausierte Straße ersetzt.
Das Spülabwasser der Ultrafiltration kann im Bedarfsfall über eine Zudosierung von Flockungsmittel über eine zusätzliche Ultrafiltrationsstufe aufbereitet und anschließend ebenfalls dem Vorfluter zugeleitet werden.
Die Aktivkohlefiltration erfolgt über eine Filteranlage in Reihen-Wechselschaltung. Zum Einsatz kommen drei Filterstraßen mit je zwei hintereinandergeschalteten Filterkesseln. Die Filter haben einen Durchmesser von 4,00 m und eine Filterschichthöhe von 2,00 m, bei einer zylindrischen Mantelhöhe von 3,20 m.
Bei einer Reihenwechselschaltung dient der erste Filter der Straße als "Arbeitsfilter", der beladen wird. Der nachgeschaltete Filter bleibt weitgehend unbeladen ("Polizeifilter"). Bei Filterdurchbruch des Arbeitsfilters bleibt dieser so lange in Betrieb, bis die Adsorptionskapazität erschöpft ist. In dieser Zeit wird der nachgeschaltete Filter bereits teilbeladen.
Nach dem Austausch der Aktivkohle im ersten Filter der Straße übernimmt der teilbeladene Filter die Funktion des Arbeitsfilters und der Filter mit der Frischkohle die Funktion des Polizeifilters. Die Filter sind aus Kesselblech in der Druckstufe PN 6. Sie erhielten innen eine Heißgummierung und außen eine mehrlagige Beschichtung. Um das Fortschreiten der Absorptionsfront und damit den Zeitpunkt eines erforderlichen Kohlewechsels abschätzen zu können, wurden alle Filterkessel mit höhengestaffelten Probennahmestellen ausgerüstet. Die Probennahmeleitungen wurden straßenweise zu Probennahmebecken geführt.
Die Aktivkohlefilteranlage wird in der Regel der Ultrafiltration nachgeschaltet betrieben. Im Falle einer Havarie mit Mineralölen oder anderen der Ultrafiltration nicht zuträglichen Störstoffen wird ermöglicht, die Aktivkohlefiltration der Ultrafiltration vorzuschalten, um die Membrananlage zu schützen. Weiterhin wurden Abschlagsmöglichkeiten vorgesehen, um aufbereitetes Wasser bis zum Nachweis der Trinkwasserqualität zurück in den Vorfluter Pleichach zu fördern.
Die Spülabwässer der Aktivkohlefiltration müssen vor Ableitung gepuffert werden. Hierfür wurde ein eigener Stahlbetonbehälter mit 200 m³ vor dem Aufbereitungsgebäude erstellt. Nach Pufferung des Spülabwassers und Qualitätskontrolle kann ebenfalls eine Ableitung zum Vorfluter oder alternativ eine Einleitung in das örtliche Kanalnetz erfolgen. Ziel ist eine möglichst hohe Rückführung der Spülabwässer in den Vorfluter, um die Belastung des öffentlichen Abwassersystems zu reduzieren.
Das aufbereitete Trinkwasser wird nach Zwischenspeicherung in den Reinwasserbehältern über die drei Pumpen des Reinwasserpumpwerks auf das Versorgungsniveau des Hochbehälters Galgenberg gefördert, von wo aus ein großer Teil Würzburgs mit Trinkwasser versorgt wird.
Fazit
Beim Bau der neuen Trinkwasseraufbereitungsanlage im Nahbereich des Bahnhofs Würzburg stellte insbesondere die Standortfindung eine besondere Herausforderung dar. Der Bau der Aufbereitung in eine historische Lagerhalle erwies sich als anspruchsvoll, konnte aber durch den hohen Einsatz der Projektbeteiligten in der geforderten Bauzeit realisiert werden. Beim parallelen Arbeiten der unterschiedlichen Gewerke waren so in Spitzenzeiten bis zu 35 Monteure / Handwerker auf der Baustelle.
Die Trinkwasseraufbereitungsanlage konnte wie geplant am 01.08.2016 die Trinkwasserproduktion aufnehmen.
