Abwasserreinigungsanlagen (ARA) bestehen aus verschiedenen Reinigungsstufen, die eng aufeinander abgestimmt sein müssen, um eine optimale Reinigungsleistung zu erzielen. Aus wirtschaftlichen und betrieblichen Gründen sind alle Anlagen für eine bestimmte maximale Zuflussmenge an Abwasser dimensioniert. In der ARA Werdhölzli beläuft sich diese auf 6 m3 in der Sekunde. Um diese bei Regenfällen nicht zu überschreiten, sind im gesamten Entwässerungssystem der Stadt Zürich «Puffer» eingebaut, die den Abfluss zurückhalten, bzw. verzögern und damit die ARA schützen. Solche Puffer sind zum Beispiel Regenbecken oder Stapelkanäle (siehe Sonderbauwerke).
Ist die Kapazität dieser Puffer erreicht, etwa bei einem starken Niederschlag – wird die Kanalisation via Überläufe in öffentliche Gewässer entlastet. Damit gemeint sind öffentliche Gewässer – im Fall der Stadt Zürich sind dies grössere Bäche, die Sihl und die Limmat sowie der Zürichsee. Bei einer Entlastung gelangt also vorübergehend ein Gemisch aus mehrheitlich sauberem Regenwasser und durch Absetzung vorgereinigtem Abwasser aus der Mischwasserkanalisation in diese Gewässer. Und damit auch Fäkalkeime.
Die maximale Zuflussmenge (= hydraulische Kapazität) einer ARA richtet sich unter anderem nach den durchschnittlich anfallenden Schadstoffmengen aus Haushalten sowie aus Industrie und Gewerbe (Schmutzfracht). Um die Belastung durch Betriebe vergleichbar zu machen, wird sie in sogenannten Einwohnergleichwerten angegeben. Diese setzen die Schmutzfracht eines Betriebs ins Verhältnis zu jener, die eine Einwohnerin oder ein Einwohner durchschnittlich verursacht.
Des Weiteren spielen auch die biochemische Zusammensetzung der Schmutzfracht sowie die lokale hydraulische Belastung (Trockenwetter vs. Regenwetter) eine wichtige Rolle bei der Dimensionierung einer ARA.
Würde diese unterdimensioniert, wäre die hydraulische Belastung gerade bei Regen zu gross. Der für die biologische Reinigung erforderliche Belebtschlamm könnte sich in der Nachklärung nicht mehr absetzen und würde von den Wassermassen regelrecht fortgespült. Zudem wäre die Verweildauer des Abwassers in der biologischen Stufe zu kurz. Mikroorganismen hätten gar nicht genügend Zeit, um organische Schadstoffe effektiv abzubauen. Somit würde die Reinigungsleistung der ARA deutlich herabgesetzt.
Aber auch eine Überdimensionierung der Anlage wäre problematisch: Einerseits würde sie unverhältnismässig hohe Fixkosten erfordern, mehr Energie benötigen sowie höhere Abwassergebühren nach sich ziehen. Andererseits bewirkt eine Unterlastung der biologischen Reinigung, dass die wertvollen Mikroorganismen im Belebtschlamm zu wenig Nahrung (Schmutzstoffe) erhalten und infolgedessen «verhungern». Die biologische Reinigungsstufe würde ihre Funktion nicht mehr erfüllen und Schmutzstoffe gelangten ungeklärt zurück in den Wasserkreislauf.
Eine Mischwasserentlastung ist im Hinblick auf den Gewässerschutz zwar nicht ideal, stellt jedoch im Vergleich zu einem Ausfall der biologischen Reinigungsstufe in der ARA Werdhölzli das weitaus kleinere, und vor allem zeitlich begrenztere Übel dar. Zumal das Abwasser durch den hohen Anteil Regen bereits stark verdünnt ist und sich der besonders belastete Schmutzstoss am Anfang eines Regenereignis in den Regenbecken absetzt.
Die Anzahl der Mischwasserentlastungen lässt sich trotz dieser Vorbedingungen minimieren:
Einbau zusätzlicher Puffer: Durch den Zubau von Speichervorlumen wie Stapelkanälen können Spitzenlasten bei Abwasserabflüssen lokal gebrochen werden. Das Abwasser wird gestapelt und gedrosselt weitergegeben, Entlastungen können somit reduziert werden. Ein aktuelles Beispiel dafür bildet die Erneuerung der Abwasserinfrastruktur an der Wehrenbachhalde in Witikon.
Einbau spezieller Entlastungsbauwerke: Bauliche Anpassungen an den Entlastungsbauwerken bewirken bei einem Überlauf eine verzögerte Abgabe von Mischwasser in ein öffentliches Gewässer, wodurch das Abwasser stärker verdünnt und das Gewässer weniger belastet wird. Ein Beispiel dafür ist das neue Entlastungsbauwerk am Stöckentobelbach im Burgwies.
Ausbau von Trennsystemen: Die Stadt Zürich verfügt historisch bedingt mehrheitlich über ein Mischsystem, bei dem Regen und Abwasser gemeinsam abgeführt werden. Das Trennsystem dagegen führt separate Leitungen für Schmutzwasser und Regenwasser. Schwach verschmutztes Regenwasser wird dabei nicht zur ARA geführt, sondern in öffentliche Gewässer eingeleitet. Wo zweckmässig und baulich möglich, setzt die Stadt Zürich dies im Rahmen von Kanalerneuerungen durch.
Regenwassermanagement: Indem sauberes Regenwasser vermehrt versickert, statt als Oberflächenabfluss via Kanalisation in die ARA zu gelangen, wird nicht nur die städtische Wasserbilanz verbessert, sondern auch die ARA vor unnötiger Überlastung durch Regenwasser geschützt (Schwammstadt-Prinzip, vgl. Blau-grüne Infrastruktur – Aufbau von Wasserresilienz).
Zur laufenden Verbesserung des Gewässerschutzes investiert die Stadt Zürich sowohl in die Schaffung zusätzlicher Puffer im Entwässerungssystem als auch in den nachhaltigen Umgang mit der Ressource Regenwasser.
Das Baden in der Limmat nach starkem Niederschlag ist in der Regel zwar nicht verboten, aber dennoch nicht empfehlenswert. In erster Linie sorgt der höhere Wasserstand für stärkere Strömung und erhöht somit das Unfallrisiko. Des Weiteren können die Fliessgewässer aus obengenannten Gründen vorübergehend mit Fäkalkeimen aus Abwasserreinigungsanlagen belastet sein und im schlimmsten Fall eine Infektion nach sich ziehen.
