ir.J.W. H. de Mol van OtterlooNV. Advies- en IngenieursbureauWitteveen en Bos, DeventerBouwtanksei-vormige slibgistings-in Hengelo1Terreinindeling van de zuiveringsinrichtingin Hengelo2Doorsnede ei-vormige slibgistingstankCement XXII (1970) nr. 12InleidingIn opdracht van het Waterschap 'Regge en Dinkel' wordt te Hengelo onder directie vanWitteveen en Bos, een rioolwaterzuiveringsinrichting gebouwd, waarin het afvalwater zalworden gezuiverd van Hengelo en Borne. Met de bouw van deze installatie is in maart 1970begonnen.Deze installatie is ontworpen voor 230000 inwonerequivalenten (afgekort: I.e.) met een uit-breidingsmogelijkheid tot ca. 310000. Er zal daarbl] een hoeveelheid rioolwater van maximaal6750 m3/uur(thans) gezuiverd kunnen worden. Er is uitbreidingsmogelUkheid tot een totalepompcapaciteit van 9000 m3/uur.De rioolwaterzuiveringsinrichting is als actief-slibinstallatie opgezet, waarbij de oxydatief-biologischezuivering in twee trappen plaatsheeft. Het uit de tussen- en nabezinktanks vrij-komende surplus-slib wordt met het primaire slib uit de voorbezinktanks via indikkers naarde slibgistingstanks gevoerd. Fig. 1 toont de lay-out van de zuiveringsinrichting.Het verdere complex van onderdelen, nodig voor de goede functionering van de zuiverings-inrichting, blljft hier verder onbesproken. Van belang voor dit artikel is, dat bij het zuiverings-proces slib wordt geproduceerd, dat Om hygi?nische redenen onschadelljk moet wordengemaakt.AANVOERVoorts dient dit slib goed ontwaterbaar te zijn, opdat het verder qernakkelijk kan wordenverwerkt, gedroogd, dan wel nat afgevoerd naar de landbouw of andere belanghebbenden.In de te bouwen gistingstanks van Hengelo zal door het gistingsproces bi] een temperatuurvan ca. 35?C en een voldoend lange verblijftijd. het gewenste eindprodukt (hygi?nisch be-trouwbaar en goed te ontwateren) bereikt kunnen worden.Te Hengelo zullen drie ei-vormige tanks worden gebouwd. Er bestaat een uitbreidingsmoge-lijkheld voor de bouw van een vierde tank. Elk van de tanks krUgt een inhoud van 4000 m", Detanks krljqen zodanige voorzieningen, dat de temperatuur in de tanks op een niveau van35?C kan worden gehouden, terwijl er voorts voldoende circulatie wordt ge?ntroduceerddoor middel van menging en gasinblazing. Figuur 2 toont de principes van vorm en uitvoering.Keuze van het aantal tanksEr is een tendens, zeker in het buitenland, de inhoud van gistingstanks steeds groter temaken. In Duitsland bi] voorbeeld zijn al tanks met een inhoud van 12000 m3in uitvoering. De558Cement XXII (1970) nr. 12keuze van de grootte van de inhoud is veelal een kwestie van het bedrijf van de gisting. Vaakwordt de voorkeur gegeven aan een tweetraps gistingssysteem, soms gaat men zelfs overtot een drietrapsgistingssysteem.Een dergelijk uitgangspunt bepaalt onder meer met hoeveel tanks men gaat werken. VoorHengelo bij voorbeeld is een totale inhoud nodig van 12000 m3.Doordatmen prijs stelt op demogelijkheid van de toepassing van een meertraps-gistingssysteem, maar voorts relatie heeftgezocht met de opzet van het gehele zuiveringsproces (in drie eenheden met een uitbrei-dingsmogelijkheid voor een vierde gelijke eenheid) is hier gekozen voor een opzet met driegistingstanks, elk met een inhoud van 4000 m3? In de toekomst kan dan nog een tank vangelijke grootte worden bijgebouwd.In het algemeen is het natuurlijk wel zo, dat het bouwen van ??n tank van 12000 m3economi-scher zou kunnen zijn dan drie tanks van 4000 m3, maar in het geval van Hengelo is ditprocestechnisch niet gewenst. De mogelijkheid is bij voorbeeld niet uitgesloten dat tengevolge van toxische stoffen in het slib, het gistingsproces wordt gestoord, waarbij zich hetuitvallen van ??n tank kan voordoen. Een meer-trapssysteem maakt het mogelijk deze moei-lijkheid procestechnisch te verwerken.Voorts dient men rekening te houden met reparaties of andere storingen. Men zal de conse-quenties in verband met het aantal toe te passen tanks voor ieder geval dienen te analyserenen tegen elkaar af te wegen.Vormgeving van de tanksDe ei-vormige tanks van Hengelo zijn opgebouwd uit een centraal deel in de vorm van eentonschaal. naar boven overgaand in een afgeknotte kegel. Naar beneden wordt de ei-schaalgevormd door een spitse kegel. Het gehele ei kan worden bezien als omwentelingsschaal.De bouw van ei-vormige tanks heeft in Duitsland een grote vlucht genomen, niet in de laatsteplaats omdat de ervaringen met het gistingsproces in dit soort tanks gunstig zijn. Het zijn danook vooral procestechnische aspecten die de vorm van de tanks in Hengelo bepalen, teweten:8. Doordat het bovendeel van de tank zich verjongt, zal de slibspiegel klein zijn en daarmee zalde drijflaag, die zich meestal vormt en een grote moeilijkheid geeft bij het bedrijf van degisting, een relatief geringe omvang hebben. Voorts is een kleine drijflaag gemakkelijker afte voeren.b. De vloeiende inwendige lijn van de tank voorkomt dode hoeken die het nuttige volume vande tank verkleinen en de verblijftijd van het slib in ongunstige zin be?nvloeden. Voorts heb-ben 'dode' ruimten een ongunstige invloed op het gistingsproces.c. Het in een rioolwaterzuiveringsinrichting aankomende zand, kleiner dan de fractie van 0,2 mm,kan meestal niet volledig door de aanwezige zandvanger worden verwijderd, zodat afzettingin de gistingstanks mogelijk is. De onderste kegel heeft onder meer daarom een aangepastevorm.d. De verhouding van het omwentelingsoppervlak tot de inhoud is kleiner dan bij voorbeeld bijde cilindervormige tank. Dit is warmte-economisch van betekenis, maar heeft ook het bij-komend voordeel, dat dit op de verwerking van materialen een gunstige invloed heeft.Behalve bovengenoemde punten spelen bij de grotere tanks ook constructieve problemeneen rol. Men moet hierbij onder andere denken aan de overgangen van cilinder- naar kegel-schalen, die aanzienlijke constructieve moeilijkheden kunnen geven (randstoringen).Dit geldt vooral voor de overgang van de onderste kegel naar de cilinderschaal. De vloeistof-druk is in dit gebied groot, waardoor de discontinu?teit in de schaal, bij een niet vloeiendeovergang het sterkst wordt gevoeld. Dit zal overigens alleen het geval zijn als de overgangvormvast is, wat voor de in beton uitgevoerde tanks natuurlijk het geval is.De randstoringen introduceren bij de kleinere tanks vaak secundaire momenten, die in hetalgemeen gemakkelijk zijn op te nemen door een zachtstaalwapening, dan wel door een lichtevoorspanning. Bij grotere tanks evenwel kunnen deze secundaire momenten aanzienlijkewaarden aannemen. De vloeiende overgangen, als gerealiseerd bij de ei-vorm, geven eenbelangrijke reductie.De bouw van grote tanks heeft ook zijn architectonische problemen. Door de architectenworden cilindervormige tanks wegens hun massaliteit vaak minder aantrekkelijk geacht. Deei-vorm biedt vooral voor de grotere tanks een aantrekkelijk beeld.In Nederland wordt de laatste tijd meer en meer de totale gasinblazing geprefereerd. Hier-voor kan worden uitgegaan van de cilindervormige tanks met vlakke bodem en dak. Alhoeweleen dergelijke constructie door zijn eenvoud zeer aanlokkelijk is, moet toch als nadeel degrote afhankelijkheid van de goede functionering van de gasinblazing worden aangevoerd.VoorspannenTen gevolge van de inwendige vloeistofdruk en van het eigen gewicht, zullen ring- en meri-diaankrachten worden opgewekt, die afhankelijk van de belastingstoestand trek of druk in dewand kunnen veroorzaken.De optredende grote trekkrachten in de tankwand. vooral in de ringrichting, maken het voor-spannen zeer aantrekkelijk. Het wapenen met zachtstaal is alleen voor zeer kleine tanks eeneconomische mogelijkheid.De tanks van Hengelo, die tot de middelgrote kunnen worden gerekend, zullen worden voor-gespannen.5593Toegepaste steigerconstructie voor deslibgistingstanks (inhoud 11000 m3)te Keulen-Stammheimfoto: Schm?lz & Ullrich K.G., Keulen/Dyckerhoff &Widmann K.G.Cement XXII (1970) nr. 12VoorspansysteemBij de tankbouw zal het Dywidag-voorspansysteem worden toegepast. Voorspanning van ditsoort tanks is ge?nt op het principe dat van toepassing is bij de steigerloze uitbouw. Het tegebruiken voorspansysteem heeft een aantal opvallende eigenschappen:a. De staven kunnen op eenvoudige wijze worden gekoppeld door een mof. Hierdoor is hetmogelijk om constructie-onderdelen tegen andere aan te spannen en zo successievelijk doorte bouwen. Bij steigerloze uitbouw van een brugoverspanning wordt deze werkwijze toege-past. Bij de ei-vormige reservoirs is het hierdoor mogelijk in segmenten te bouwen. Dat wilzeggen, dat bijv. het tonvormige deel van de tanks kan worden samengesteld uit vier of zesduigen, die na elkaar worden opgebouwd, voorgespannen en aan elkaar geregen. Dit beperktaantal en grootte van bekistingselementen. Aldus wordt een grote repetitiefactor voor debekisting bereikt en worden de economische mogelijkheden van de toepassing van deei-vorm groter gemaakt.b. Slipverliezen komen bij de Dywidagstaaf niet voor, terwijl de wrijvingsverliezen bij dit systeernvrij laag kunnen worden gehouden. Door het geven van enkele hamerslagen op de kop vande staaf, kan de wrijvingsco?ffici?nt volgens de ervaring worden teruggebracht tot ca. 0,15.FunderingDe tanks te Hengelo worden op staal gefundeerd. Bij volledige vulling van de tank zal dedruk op de fundering ca. 2,6 kgf/cm2bedragen. De fundatieplaat is cirkelvormig en gewapendmet zachtstaal. De hierop steunende wanden zijn voorgespannen. Deze wanden, eveneens alsomwentelingsschalen uitgevoerd, vormen een gang waarin de verschillende afvoer- en aan-voerleidingen worden ondergebracht, onder meer gasinblaasleidingen, spoelwateraansluitin-gen, circulatieleidingen en aftapleidingen.Constructie en uitvoeringDe opbouw van de tanks is gefaseerd, wat deels samenhangt met de rnogelijkheid van hetgoed aanbrengen van de stortvoegen en voorts met het vervaardigen van de verschillendeonderdelen van de ei-vorm, zoals de onderste en bovenste kegels, de fundatiewanden en defundatieplaat, alsmede de tonschaal tussen de beide kegels in. Voorts vormt de vervaardi-ging van het cilindervormige deel aan de bovenzijde van de tank nog een afzonderlijke fase.Omtrent de voorgenomen uitvoering van de tanks kan hier in dit artikel nog rnaar weinigworden bericht, omdat ten tijde van de publikatie de bouw te Hengelo nog niet verder gevor-derd zal zijn dan de vervaardiging van de fundatieplaat en fundatiewanden. In de loop van1971 zal een der tanks worden voltooid, waarna wellicht meer in detail kan worden berichtover de verkregen ervaring bij de uitvoering van dit soort tanks.Het ligt in de bedoeling na het gereedmaken van de werkvloer onder de fundatieplaat, deonderste kegel uit te graven. De onderste punt van deze kegel zal worden gewapend met eenafgeknotte stalen kegel, waaraan ook de meridiaanwapening zal worden gelast. Het onderstegedeelte van de kegel (kleine straal) zal met zachtstaal worden gewapend, althans zover hetde ringwapening betreft. In meridiaanrichting zullen wel voorspanstaven worden aangebracht.De binnen- en buitenschaal van de fundatiering zullen gelijktijdig worden gestort. De bekis-ting zal bestaan uit geprefabriceerde elementen. Voor de binnenbekisting van de binnenwandvan de fundatiering wordt de toepassing van kippegaas overwogen om het storten en trillente vergemakkelijken. In dit gedeelte van de wand begint de ringvoorspanning. De meridiaan"voorspanning wordt aangebracht nadat de fundatiering in zijn geheel is gestort en voldoendeverhard.Het tonvormige deel van de ei-schaal zal uit zes segmenten worden opgebouwd, zodat voorde drie tanks tezamen, het voor de bouw van ??n segment noodzakelijke bekistingselementachttien maal kan worden gebruikt. De steigerconstructie, die voor dit soort tanks speciaaldoor Dyckerhoff und Widmann K.G. is ontwikkeld, dient om de binnenbekisting van ??n seg-ment te ondersteunen. De steigerconstructie is opgebouwd uit een vijftal verticale stalenspanten, die door middel van vijzels nagesteld kunnen worden. De vijf spanten worden naelkaar opgebouwd. Na het stellen van het eerste spant wordt de volgende met stalen steiger-pijpen hieraan vastgekoppeld. Hetzelfde gebeurt achtereenvolgens met de volgende spanten(foto's 3 en 4).De spanten zullen worden bekleed met houten panelen, die als bekisting dienen. Na hetopstellen van de bekisting van de eerste duig worden de nastelbare punten goed vastgezet.De gehele constructie is nu een vormvast geheel, evenwel verdraaibaar in horizontale zin omhet middelpunt en verschuifbaar in verticale zin, loodrecht op de tankwand via een slede inhet middelpunt. Het bedoelde middelpunt ligt in de hartlijn van de tank op de betonnen tafel,waar de centrale mengbuis op komt te steunen en wordt door middel van enige horizontaleDIN-balken afgestempeld op de betonwand van het reeds gestorte onderste gedeelte van detank. De ondersteuningskolommen onder het middendraaipunt worden verankerd aan debetonwand met Dywidagstaven om opwippen te voorkomen.De bekistingsconstructie wordt met spankabels en 'tlre-forces' tegen het verharde beton vande fundatiering op rnaat getrokken.Om de stortvoeg op gemakkelijke wijze te kunnen inspecteren en schoon te maken, zonderde totale bekisting van zijn plaats te moeten halen, wordt het mogelijk gemaakt door middelvan wartels het onderste gedeelte van de bekisting te verdraaien en aldus vrij te maken vanhet reeds verharde aansluitende beton.5604Uitvoeringsfoto slibgistingstanks Keulen-Stammheimfoto: Schm?lz & Ullrlch KG., KeulenfDyckerhoff &Widmann K.G.De buitenbekisting bestaat uit losse elementen, die met de kraan zullen worden gemonteerd.In elk bekistingspaneel wordt ??n stortluik aangebracht. Dikwandige asbestcementbuizen?60 - 32 rnm met Dywidagstaven ? 26 mm verankeren de buitenbekisting aan de binnen-bekisting. Lekkages behoeven niet te worden gevreesd, omdat het beton tijdens het verhar-den om de asbestcementbuis krimpt. De asbestcementbuizen zelf worden afgedicht door aande binnenkant kunststofdoppen met een epoxylijm aan te brengen. Na het beproeven van detank worden de buizen vanaf de buitenzijde aangestopt met gewone specie.Het spannen van de duigen zal als volgt geschieden. De meridiaanstaven zullen volledigworden aangespannen, daarbij verankerd aan de uitstekende staafkoppen uit de binnenwandvan de fundatiering. De ringstaven zullen eveneens volledig worden aangespannen, behalvein het gebied ca. 2,5 m boven en onder de stortvoeg tussen fundatiering en segment. Hierworden de ringstaven gedeeltelijk aangespannen om scheuren in het reeds langer verhardebeton van de fundatiering en het aansluitende segment van jongere stortdatum, zoveel moge-lijk te vermijden. Het volledig voorspannen van deze staven geschiedt eerst nadat het voorte spannen gedeelte van de tank gereed is. De verankering van het laatste segment heeftplaats via uitstekende of verholen ankerblokken op de buitenkant van de schaal (foto 5a-b).5a-bMontage verholen verankeringen in hetzesde segment van ??n der slibgistingstanks(inhoud 6500 mS) te M?nchen-Grosslappenfoto's: Dyckerhoff & Widmann K.G.Cement XXII (1970) nr. 12 561Cement XXII (1970) nr. 12Het kegelvormige gedeelte van de tank boven de segmenten zal worden gestort op eenconstructie die de vorm heeft van een wagenwiel, waarbij de as een ringvorm heeft en develg wordt gevormd door de bovenrand van de vorige bouwfase. Ook dit constructie-onder-deel zal worden voorgespannen in ring- en meridiaanrichting, alhoewel de spanningen slechtsgering zijn. Deze voorspanning is echter noodzakelijk om in elk punt van de schaal een mini-male druk van 5 kgf/cm2over te houden, die gewenst wordt geacht om een waterdichte con-structie te garanderen.Deze wens geldt niet voor de constructie-onderdelen die niet in contact komen met de vloei-bare inhoud van de tank. Het cilindervormige deel boven op de tank zal onder meer om dezereden niet worden voorgespannen.Er zullen geen sparingen in de wanden van het 'ei' worden gehouden. Mangaten, buisdoor-voeringen enz. zullen direct worden ingebetonneerd.Enkele opmerkingen over de bescherming en de termische isolatieOnder normale omstandigheden heeft het gistingsproces plaats bij een zuurgraad groter dan7 (basisch). Als deze toestand permanent zou kunnen zijn, behoefde geen speciale bescher-ming te worden aangebracht; ten minste voor zover het het gedeelte betreft, dat met slib inaanraking komt. Voor het gedeelte van de tank, dat met het bij het gistingsproces vrijkomen-de gas in aanraking komt, dit is boven de slibspiegel, is dit wel nodig.In verband met mogelijke toxische stoffen in het slib, die een wijzigIng van de zuurgraad vande inhoud van de tank veroorzaken, wordt de gehele binnenzijde van de tank veiligheids-halve vaneen epoxybescherming voorzien. De buitenzijde wordt niet beschermd.De thermische isolatie zal bestaan uit een 6 cm dikke steenwoldeken, een spouw van 5 cmen een vochtwerende, tevens beschermende deklaag. Deze Isolatielaag zal verder een afdek-king krijgen van eternit leien. Door de thermische isolatie voorkomt men warmteverlies enook te grote temperatuurspanningen in de schaal.BerekeningenDe uit te voeren berekeningen voor een dergelijk bouwwerk zijn zeer uitgebreid indien zemet de hand worden uitgevoerd. Voor de berekeningen van de tanks te Hengelo was ditinderdaad het geval. Slechts de membraanspanningstoestand van het tongedeelte en enkelefundamentele randstoringsproblemen werden met behulp van de computer uitgerekend.Thans echter wordt een computerprogramma ontwikkeld, waarmee een axiaalsymmetrischbelaste omwentelingsschaal van elke gewenste meridiaanvorm in zijn geheel zal kunnenworden berekend. Dit wil zeggen, dat van elke willekeurige tank de membraanspannings-toestand met de optredende storingen, ten gevolge van ondersteuningsconstructies, discon-tinu?teiten e.d. voor een bepaalde belastingstoestand in ??n berekeningscyclus met behulpvan de computer zal kunnen worden opgelost.Voor de tanks te Hengelo IS deze ontwikkeling in ZOVerrevan belang, dat een vlotte controleop de reeds uitgevoerde berekeningen tot de mogelijkheden behoort.Voor de berekeningen van axlaalsyrnmetrlsch belaste omwentelingsschalen in het algemeenis deze ontwikkeling uiteraard van groot belang.SamenvattingIn dit artikel wordt een beschouwing gegeven van enkele algemene aspecten bij de bouw vanei-vormige slibgistingstanks voor de rioolwaterzuiveringsinrichting te Hengelo (0), waarmeein juni 1970 is begonnen. Deze tanks zijn de eerste van dit type in Nederland. Een meergedetailleerde verslaggeving betreffende de ervaringen, opgedaan tijdens de bouw kan wel-licht in een volgend artikel, na het gereedkomen van de tanks, tegemoet worden gezien.Litteratuur1. G.Arnold, 'Neuere Entwicklungen lrn Spannbetonbau an Beispiele aus der Wasserwirtschaft';Gas und Wasserfach, 1969, Heft 82. K.Hirschfeld, 'Tlefbau': Beton und Stahlbetonbau, 1966, Heft 53. H.Kooiker, 'Slibgistingstanks Keulen/Stammheim; Cement, 1970, nr. 24. G.L?cking, 'Neue Gesichtspunkte f?r die konstruktive Ausbildung von Faulbeh?lter'; Der Beuund die Bauindustrie, 1957, Heft 195. R.Thon, 'Konstruktive und wtrtschaftllche Gesichtspunkte beim Bau von Faulbeh?ltern'; Vor-tr?ge zur Jahreshauptversammlung 1963 der Abwassertechnischer Veretnlqunq eV.562