ir.J.Niemantsverdriet, Witteveen+Bos Raadgevende ingenieurs, DeventerBij de inzameling en de behandeling van afvalwater moeten grote hoeveelheden veront-reinigd waterworden opgeslagen, inde praktijkgebeurtditzowel door berging in rioolstel-sels als door opslag in de verschillende installatie-onderdelen van rioolwaterzuiveringsin-richtingen .Enkele constructieve aspecten van deze opslagproblematiek worden in dit ar-tikel besproken. Het is een bewerking van de gelijknamige lezing, gehouden op 28 april1994 tijdens de studiemiddag 'Betonnen opslagconstructies' van de Betonvereniging.BETONNEN OPSLAGCONSTRUCTIES VOOR DEBEHANDELINGVANAFVALWATERIn Nederland wordt per jaar ongeveer 1 mil-jard m3huishoudelijk en industrieel afvalwa-ter geproduceerd. Deze hoeveelheid wordtingezameld en vermengd met nog eens eenveelvoud aan regenwater. Voordat het afval-water op het oppervlaktewater mag wordengeloosd moet het worden getransporteerd,opgeslagen en gereinigd. Voor al deze activi-teiten zijn opslagvoorzieningen noodzake-lijk, die in de meeste gevallen in beton wor-den uitgevoerd.RioleringAfvalwater wordt ingezameld door middelvan een rioolstelsel. Dat is een leidingenstel-sel dat in staat is onder vrij verval, of eventu-eel onderdruk, grote hoeveelheden afvalwa-ter te transporteren. Naast deze primairetaak heeft een riolering echter ook een be-langrijke opslagfunctie. De bergingscapaci-teit van een riolering zorgt er voor dat waterdat nog niet direct verwerkt kan worden, tij-delijk Ondergronds' wordt opgeslagen.Aan de hand van een voorbeeld zal dit ber-gingsprincipe nader worden toegelicht.Een stad met 100 000 inwoners heeft onderNederlandse omstandigheden een verhardoppervlak van ongeveer 900 ha. Het is ge-bruikelijk de bergingscapaciteit van een rio-lering te dimensioneren op een hoeveelheidvan 7 mm neerslag. Dat komt neer op een vo-lume van 60 000 m3, vergelijkbaar met de in-houd van 10 opslagtanks met elk een diame-ter en een hoogte van 20 m. De totale hoe-veelheid afvalwater in de voorbeeldstad zal1800 m3per uur bedragen ofwel 40 000 m3per dag. Voor de verwerking van dit afvalwa-ter plus de neerslag is een rioolstelsel nood-zakelijk meteen totale lengte van 500 km en40 000 aansluitingen. Bij een gebruikelijkebuislengte van 2 m komen daarin niet min-der dan 250 000 voegverbindingen voor.Een rioolstelsel zou, ondanks de veelheidaan verbindingen, in principe dicht moetenzijn. Een riolering 'transporteert' immerssoms ook (licht) chemisch afval, rioolslibmet verontreinigingen (PAC's en zware meta-len) en kan bij lekkage vooral in bodembe-schermingsgebieden aanleiding geven toternstige vervuiling. Recent onderzoek [1]heeft echter aangetoond dat veel stelsels inNederland niet aan de dichtheidseis vol-doen. In de komende jaren zullen er medeom die reden vele miljoenen guldens moe-ten worden ge?nvesteerd in de renovatie vanmet name de oude rioolstelsels uit dejarenvijftig.Ondanks de aanwezige bergingscapaciteitvan een goed ontworpen rioolstelsel komt ergemiddeld 10 maal per jaar een situatie voordat de aangeboden hoeveelheid water nietmeer kan worden verwerkt, zodat via over-stortvoorzieningen ongezuiverd op het open-bare water moet worden geloosd. Doordat ineen periode van geringe aanvoer veel slib be-zinkt dat bij een zware bui los woelt en methet overstortwater wordt meegevoerd,treedt nog eens extra vervuiling van het op-pervlaktewater op. Dit is door onze vlakkestelsels een typisch Nederlands verschijn-sel.11De problematiek van de milieuvervuilendeoverstorten kan worden verminderd door debouw van randvoorzieningen zoals bergbe-zinkbassins (BBB's). Deze hebben eentweeledige werking, namelijk het verminde-ren van de vuiluitworp door het cre?ren vanextra bergingscapaciteit en het laten bezin-ken van een groot deel van het vuil. Enerzijdszal de overstortfrequentie dus verlaagd wor-den, terwijl de hoeveelheid vervuiling peroverstort ook minder wordt. BBB's worden op?dit moment op veel plaatsen in Nederlandgebouwd. Ze kunnen een inhoud hebben van100 m3tot 10 000 m3, waarbij de investe-ringskosten liggen tussen 1000,- en 4000,- per m3. Recente voorbeelden zijnonder meer te vinden in Deventer en Breda.In de praktijk komen veel uitvoeringsvormenvoor (fig. 1). Soms wordt vanwege de korterebouwtijd gekozen voor een vorm van geheleof gedeeltelijke prefabricage. Een korterebouwtijd betekent namelijk niet alleen min-der overlast, maar ook een geringere grond-wateronttrekking.Alleen al in een gemeente als Breda zullen inde komende jaren nog enkele tiental BBB'sworden gebouwd, waarmee een bedrag vanvele tientallen miljoenen guldens is ge-moeid.12Behandeling van afvalwater op RWZI'sRioolwater wordt, voordat het wordt geloosd,behandeld,op een rioolwaterzuiveringsin-stallatie (RWZI). Nederland telt een kleine500 RWZI's, die worden beheerd door een30-tal verschillende zuiveringsschappen ofwaterschappen. Een voorbeeld van eenhuishoudelijke RWZI is die in Enschede-West(foto 2). Naast deze 'huishoudelijke' Installa-ties zijn er in Nederland ook nog vele indus-tri?le RWZI's.RWZI's hebben een aantal kenmerken zoalshettoegepaste zuiveringssysteem, de zuive-ringscapaciteit, uitgedrukt in inwonerequiva-lenten (i.e.'s) en de hydraulische capaciteit,uitgedrukt in m3afvalwater per uur. Zo heeft??n van de grotere installaties In Nederland,de RWZI Eindhoven, een capaciteit van750 000 i.e. en een maximum hydraulischebelasting van 25 000 m3per uur.Afhankelijk van hettype inrichting kunnen opeen RWZI verschillende kenmerkende instal-latie-onderdelen worden onderscheiden.Het gaat daarbij om voorbezinkingstanks,beluchtingstanks, oxydatiebedden, voor- enna-indikkers, slibgistingstanks enz. Een deelvan deze Installatie-onderdelen bevindt zichin de technologische waterlijn, andere on-derdelen maken deel uit van de sliblijn. In depraktijk gaat het om (veelal open) bakcon-structies met verschillende vormen en afme-tingen. In tabel 1 Is hiervan een grove inde-ling met enkele voorbeelden gegeven. In [2]wordt nader op de diverse constructietypeningegaan.tabel 1Indeling van enkele installatie-onderdelen op een RWZIrechthoekige onderdelen met kleine ontvangputtenafmetingen zandvangersrechthoekige onderdelen met grote beluchtingscicuitsafmetingenronde onderdelen met grote diameter bezinkingstanks, beluchtingstanksen geringe kantdiepte oxydatiebeddenronde onderdelen met kleine diameter indikkersen grote kantdiepte slibgistingstanksRechthoekige onderdelen kunnen vaak gro-te tot zeer grote afmetingen aannemen. En-kele recente voorbeelden hiervan zijn deRWZI's Hoogvliet en Ede (fig. 3), waar ac-tief-slibinstallaties in aanbouw zijn met eentotale vloerafmeting van 14 000 m2. Dit isqua omvang vergelijkbaar met drie naast el-kaar gelegen voetbalvelden. Het op de juisteplaats aanbrengen van voldoende dilatatiesin wanden en vloeren, en/of het beheersenvan scheurvorming door middel van voldoen-de wapening, is een belangrijke opgave voorde constructeur.Lage, ronde tanks met grote diameterHierbij gaat het om voorbezinkingstanks, na-bezinkingstanks en oxydatiebedden en der-gelijke met een diameter tot 60 m en eenkantdiepte van 2,50 m of meer. Een essen-tieel constructiedetail van een dergelijketank is de verbinding van de wand aan devloer. Hiervoor bestaan in de praktijk, naastenkele varianten, twee basisoplossingen(fig. 4): een voorgespannen wand met hori-zontale voeg en een monoMete wand-vloer-verbinding met verticale dilataties in dewand.Een voorgespannen wand met horizontalevoeg is uit statisch oogpunt de eenvoudigsteoplossing. De voorspanning, In het voor-beeld bestaande uit zes VZA-kabels, wordtmeestal met een geringe overdruk 'belas-tingsgetrouw' aangebracht.13De dimensioner?ng berust daarmee ? feiteop de evenwichtsbelastingsmethode, waar-bij de resulterende krachtswerking op dewand ten gevolge van belasting, voorspan-ning, krimp- en temperatuureffecten ver-waarloosbaar klein is.Bij een monoiiete wandverbinding daarente-gen ?sereen overheersende krachtswerkingin de vorm van verticale dwarskrachten enmomenten. Naarmate er meer verticale dila-taties worden toegepast, heeft de construc-tie meer het karakter van een keerwandcon-structie. Door de verhinderde krimp- en tem-peratuurvervormingen in langsrichting vande wand is scheurvorming niet uitgeslotenen moet deze worden beheerst door vol-doende horizontale wapening.Bij tankdiameters van meer dan 10 m wordtin de eigen praktijk al gauw de voorkeur gege-ven aan de toepassing van een voorgespan-nen wand met horizontale voeg. De belang-rijkste voordelen zijn:? eenvoudige en ondubbelzinnige krachts-werking;? ongedilateerd loopvlak;? grote duurzaamheid door ongescheurdeconstructie;en de belangrijkste nadelen:? moeilijke en kostbare voegconstructie;? dure bekisting.Bij veel toepassingen van ronde tanks is ersprake van een mechanische installatie, zo-als bijvoorbeeld een ruimerbrug, die zichdoor middel van een loopwiel over de boven-rand van de wandconstructie verplaatst (fo-to 5). Uit electromechanisch- en onder-houdstechnisch oogpunt zijn verticale voe-gen daarom een belangrijk nadeel. In het ver-leden hebben zich hiermee vaak problemenvoorgedaan, die bij voorgespannen wandenin elk geval worden vermeden.De horizontale voeg van een voorgespannenwand is in principe een kostbaar en moeilijkuitvoerbaar constructie-onderdeel. Dezevoeg bestaat uit een verticaal geplaatste,centrisch ingestorte voegenband met terweerszijden een glijdende kunststof opleg-strook. In de loop der jaren is er met de uit-voeringvan dit soort voegen zoveel ervaringopgedaan, dat de kosten beperkt kunnenworden gehouden, terwijl de kwaliteitvan devoeg zeer goed beheersbaar is. Ook in hetgeval van een monoliet aangestorte voeg iseen zorgvuldige uitvoering belangrijk en vangrote invloed op het uiteindelijke resultaat.Een voorgespannen wand wordt bij voorkeurin ??n keer gestort en gespannen. Dat bete-kent echter dat er een omvangrijke, dure be-kisting moet worden toegepast. Uiteraard ishet wel mogelijk de wand in segmenten testorten en met tussenverankeringen tijdigvan de benodigde krimpvoorspanning tevoorzien, maar in de praktijk leidt dit zeldentot re?le kostenbesparingen.Nog onlangs heeft de aannemer van deRWZI Ede besloten een zestal nabezinkings-tanks elk in vier afzonderlijkte storten motenuitte voeren. Hoewel dit werk technisch goedis uitgevoerd, is de beoogde kostenbespa-ring achteraf inderdaad niet bereikt.Belangrijk in dit verband is het repetitie-ef-fect. Bij de bouw van meer tanks met dezelf-de diameter kan de bekisting immers econo-mischer worden afgeschreven dan wanneerhet gaat om een enkele tank.In de praktijk komen er uiteraard vele varian-ten voor op beide bovengenoemde basis-concepten voor de wandconstructie.E?n ervan is de monoiiete wand-vloercon-structie zonder verticale voegen in de wand.Bij kleinere diameters en een beperkte kant-diepte (indikkers) worden de ringtrekkrach-ten opgenomen door middel van traditionelewapening. Ook komt het in de praktijk voordat de wand alleen in het bovenste deel vaneen geconcentreerde voorspanning wordtvoorzien. Het onderste wandgedeelte blijftdan echter niet-voorgespannen, waardoorhinderlijke scheurvorming in dit gebied doorkrimp en temperatuur niet wordt voorkomen.Dit laatste bezwaar kan weer worden onder-vangen door de wand eerst voor te spannenen pas daarna vast te storten aan de vloer.Wandconstructies in prefab beton komenook voor. Een grootschaligvoorbeeld hiervanzijn dedriedenitrificatiebassinsvan de RWZIvan DSM in Limburg [3], waarvan de wandenuit geprefabriceerde betonelementen zijnsamengesteld. Omdat de tanks in dit gevaleen diameter hebben van 114 m, waren eenhoog bouwtempo en een belangrijke bespa-ring op bouwkosten goed mogelijk. De toege-paste prefabconstructie (fig. 6) is ontwik-keld, gebouwd en van octrooi voorzien aanhet eind van dejaren zeventig, maar daarna14vooralsnog niet meer toegepast.Bij de renovatie van de RWZI Enschede-West[4] zijn de wanden van de oxydatiebeddenvernieuwd, waarbij gebruik is gemaakt vanprefab gewapend-betonnen wandelemen-ten, afgesteund tegen een voorgespannenringbalk aan de onderzijde en een gewapen-de ringbalk aan de bovenzijde.Constructieve aspecten van slibgistings-tanksEen slibgistingstank is een gesloten, rondetank met zowel een diameter als een hoogtetot ongeveer 20 m. Naast de hydrostatischedruk ten gevolge van de vulling met slib, is ersprake van belastingen door gasdruk en ookvan belangrijke temperatuurbelastingen.Slibgistingstankszijn om energetische rede-nen volledig thermisch ge?soleerd. Een voor-beeld van een installatie met slibgistings-tanks is de RWZI Amsterdam-Oost (foto 7),waar onlangs het bestaande aantal van viertanks is uitgebreid tot zes.Ondanks de discussies die al enige jarenworden gevoerd over de voordelen van eenmonoliete wand-vloerverbinding [5], wordenslibgistingstanks in de praktijk in principe uit-gevoerd met een horizontale wegconstruc-tie, zowel aan de onderzijde als aan de bo-venzijde. In detail bestaat een dergelijke con-structie uit een verticaal geplaatste voegen-band met aan weerszijden een rubberen op-legstrookvanSBR, waardoor er een drievou-dige afdichting wordt gerealiseerd (fig. 8).Aan de bovenzijde bestaan de oplegstrokenuitglijdfolie.De wanden van de tanks worden in de mees-te gevallen voorgespannen met VZA-kabels.In het voorbeeld van Amsterdam-Oost zijndat er 147, met een strengmiddellijn van15,2 mm.De voordelen van een voorgespannen wandmet horizontale voeg zijn:? eenvoudige en ondubbelzinnige krachts-werking;? geringe momenten en dwarskrachten in dewand;? beperkte temperatuureffecten;? scheurvrije en duurzame constructie.Vooral de dwarskracht onder invloed van devoorspanning (bij een leegstaande tank)vormt in een monoliete wand-vloerverbin-ding nogal eens een probleem, waardoor hetnoodzakelijk is de voorspanning naar bene-den toe af te bouwen en eventueel een plaat-selijke wandverdikking toe te passen. Doorde geringe effectiviteit van de voorspanningin het onderste gedeelte van de wand moetscheurvorming dan door middel van wape-ning in de hand worden gehouden.Om praktische redenen wordt de thermischeisolatie aan de buitenzijde van de beton-wand en aan de bovenzijde van de construc-tieve vloer aangebracht. De wand zal in de15gebruikstoestancl dus aanzienlijk warmer(+40 ?C) zijn dan de vloer ( 10-20 ?C). Bij eenmonollete wand-vloerverbinding wordenhierdoor momenten en dwarskrachten gege-nereerd die in dezelfde richting werken alsdie tengevolge van de inwendige vloeistof-druk. Mede door de bovengenoemde af-bouw van de voorspanning zou hierdoor eendwarskrachtprobleem in de omgekeerderichting kunnen ontstaan.Uiteraard komen er in de praktijk ook uitzon-deringssituaties voor. Voor de recent ge-bouwde GFT-installatie van het Samenwer-kingsverband Midden-Brabant te Tilburg zijnbijvoorbeeld een tweetal gistingstanks ont-worpen met een monollete wand-vloerver-binding (foto 9, fig. 10).De installatie is de eerste ter wereld waarGFT-afval op praktijkschaal wordt vergist. Decapaciteit bedraagt 50 000 ton afval perjaar, waarbij 20 000 ton compost wordt gele-verd en 4 miljoen m3biogas. Door de com-partimentering van de tank en de stootsge-wijze injectie van lucht treden grote druk-schommellngenindetankop,dienlet-axiaalzijn. Dat is de belangrijkste reden waarom dewand-vloerconstructie in dit geval monolietis uitgevoerd. De thermische isolatie is nuwel aan de onderzijde van de vloer aange-bracht.Een bijzondere uitvoeringsvorm van gistings-tanks zijn de eivormige constructies die inhet begin van de jaren zeventig in Hengelozijn gebouwd (foto 11). Aan de vormgeving la-gen procestechnologische overwegingenten grondslag, die door de introd uctie van dezogenaamde totale gasinblazlng kort na debouw volledig zijn achterhaald. Uitvoerings-technisch zijn de voorgespannen elvormenzeer bijzonder, onder meer door toepassingvan een segmentsgewljze uitbouwmethodemet Dywldag-staven als voorspanning [6],maar de Hengelose primeur voor Nederlandheeft om bovengenoemde technologischeontwikkeling geen vervolg gekregen.Prefabconstructies voor slibopslagVoorde bouwvan opslagtanks voor uitgegistslib wordt in de praktijk vaak met voordeel ge-bruik gemaakt van ??n van de bestaandeprefab systemen die zijn ontwikkeld voormest. De materialen mest en slib zijn goedvergelijkbaar, met dit verschil dat slib zichaanmerkelijk minder agressief gedraagt. Bijde volgende RWZI's is dit recent toegepast:? Arnhem-Zuid (Bollen Beton);? Franeker (Appel systeembouw);? Zwolle (Kljlstra Beton);? Enschede (Farmex Muleby).Soms Is het raadzaam om in overleg met deleverancier??n of meer modificaties aan hetsysteem aan te brengen alvorens tot eenduurzame toepassing over te gaan. Eenvoorbeeld hiervan is de aanpassing van dewand-vloerverbinding in het systeem Kijlstramet behulp van uitstekende wapening (fig.12), toegepast op de RWZI Zwolle.Nog steeds worden op het gebied van de pre-fabricage nieuwe systemen bedacht en toe-gepast. In [7 en 8] wordt een uitvoerig over-zicht gegeven van ontwerpmethodieken,bouwsystemen en aansluitdetails.Literatuur1. Dommisse, E.,Onderzoeknaarde lekkagevan rioolstelsels ?n Nederland. TU Delft, fa-culteit der Civiele Techniek.2. Van Harmeien, W.M.J. en de Koek, L.P.W.,Constructieve vormgeving. Cement 1980,nr.9.3. Dijkstra, F., Zuiveringsinrichting DSM. Ce-ment 1980, nr.9.4. Ekelmans, Th. en Wuite, RL., Renovatievan de hoolwaterzuiverinsinrichting Ensche-de-west Cement 1980, nr.9.5. Van Breugel, K., Voorspannen van tank-constructies kan goedkoper. Cement 1985,nr.12.6. De Mol van Otterloo, J.W.H., Bouw el-vor-mige slibgistingstanks in Hengelo. Cement1970, nr.12.7. Huyghe.G., J.W.Fr?nay en J.RStraman, Cir-cular Prefabricated Concrete Tanks, FlP-rap-port (verschijnt eind 1994), Londen.8. Huyghe.G., J.W.Fr?nay en J.RStraman, Ge-prefabriceerde cirkelvormige betonnen si-lo's, Cement 1994 nr. 4.16