ir.J.Zeper en P.lijnseIngenieursbureau Dwars, Heederik enVerhey NV., AmersfoortOxydatieslotencarrouselsen? TOEVOERGEMAAL6ElUCHTINGSROTORSUB POMP1Oxydatiesloot type 'Voorschoten'2Doorsnede over kooirotorfopen voegwegenpapier;"drainagesleuf3Detail talud- en bodembekledingnaarslibpomp4Doorsnede over de fundering van de kooi-rotorCement XXII (1970) nr. 12Aan het begin van dit, vaneen enigszins kermisachtige titel voorziene artikel, lijkt het nuttigeen korte bespreking te wijden aan de ontwikkelingsgeschiedenis van de zgn. pasveersloot.De oxydatiesloot - ook wel pasveersloot genoemd naar de uitvinder dr.ir.A.Pasveer - is eenactief-slibinstallatie, waarbl] het te zuiveren afvalwater lange tijd in de installatie verblijft,dr.Pasveer is tot deze conceptie gekomen toen hij op zoek was naar een goedkope zuive-ringsinstallatie voor afvalwater ten behoeve van kleine gemeenschappen. Hij trachtte dit doelte bereiken door het aantal te bouwen onderdelen te verminderen. Het bleek mogelijk devoorbezinktank, deactief-slibtank, de nabezinktank en de slibgistingstank, met alle toe-behoren, te vervangen door ??n - in de grond gegraven - sloot. Een wel zeer Nederlandseoplossing!VUftien jaar geleden werd volgens dit principe in Voorschoten de eerste oxydatiesloot ge-bouwd voor 360 inwoners (fig. 1). Per aangesloten inwoner dient de sloot een inhoud tehebben van 300 liter. Bij een drinkwaterverbruik van 100 liter/inwoner/dag betekent dit dat degemiddelde verblijftijd van het afvalwater in de oxydatiesloot drie dagen is.De zuurstof die nodig is bi] het oxydatief-biologische reinigingsproces van het afvalwaterwordt met behulp van kootrotoren. die door TNO zijn ontwikkeld, in de oxydatiesloot gebracht(fig. 2). Deze rotoren houden tevens het water in de sloot in beweging en bij een watersnel-heid van 25 tot 30 cm/sec. is gebleken dat er voldoende turbulentie aanwezig is Om het actiefslib in suspensie te houden. De zuurstofbehoefte van de oxydatiesloot is ca. 1?maal zo grootals die van een conventionele actief-slibinstallatie.Door de rotor van tijd tot tijd stil te zetten, bezinkt het slib en kan het bovenstaande -gezuiverde water worden afgelaten. Het zuiveringspercentage van een oxydatiesloot is overhet algemeen 95% en debedrUfsvoering is betrekkelijk eenvoudig te noemen.De ge?nteresseerde lezer van 'Cement' zal zich na deze bespreking waarschijnlljk afvragenwat de oxydatiesloot met beton te maken heeft. De wrUvingsco?ffici?nt van een aarden talud,al dan niet met gras begroeid, heeft de toepassing van beton echter in de hand gewerkt.Spoedig bleek dat de stroming in de sloot wegens een te grote wrUving moeilijk te hand-haven was. Bovendien trad op sommige plaatsen uitschuring van het aarden talud op. Naexperimenteren met taludbekledingen (klinkers en tegels) is het al sinds tien jaar geblekendat een geheel in beton uitgevoerde oxydatiesloot de juiste oplossing is. Hierbij wordenzowel bodem als taluds van het slootcircuit bekleed met ongewapend beton met een diktevan 6 tot 8 cm (fig. 3).In deze betonbekleding worden op regelmatige afstanden (ca. 1 m) voegen aangebracht omscheurvorming in de bekleding te beperken. De voegen in de bekleding van de bodemworden als open voegen uitgevoerd met een breedte van 2 cm, waaronder een grindkoffer isaangebracht. Hierdoor wordt voorkomen dat bl] een onoordeelkundige verlaging van hetslootpeil beneden de grondwaterstand, de betonbekleding 'opbarst'.Bij een helling van 45? voor de taluds kan bij een goede betonsamenstelling de b?tonbekle-ding nog in het werk worden gestort en vlak worden afgewerkt. De hierbU bereikbare beton-kwaliteit is voldoende om aantasting van het beton door rioolwater te voorkomen. Bij de vooreen belanqrljk deel uit bochten bestaande circuits is het ter plaatse storten van deze bekle-ding de meest economische oplossing gebleken.Afhankelijk van de funderingsgrondslag worden de kooirotoren ?f op een doorgaande funda-tieplaat van gewapend beton (overeenkomstig fig. 12), ?f op eenvoudige betonpoeren opge-steld (fig. 4). Bij slappe grond kan de fundatie worden onderheid. De dompeldiepte van dekooirotoren kan door een drietalschroefspindels op de gewenste waarde worden ingesteld.De aflaatconstructie bestaat uit een gewapend-betonput, waarin een automatisch werkendekanteloverlaat is aangebracht. Ongeveer drie kwartier nadat de kooirotor is gestopt (dit ge-beurt automatisch bij het bereiken van een van tevoren bepaald niveau in de sloot), wordt hetbovenstaande gezuiverde water afgelaten naar het ontvangende water. Een zwak punt van deoxydatiesloot in Voorschoten is dat er bij regenval niet voldoende berging in de sloot aan-wezig is en het met regenwater vermengde afvalwater als voorbezonken afvalwater moetworden afgelaten. Een van de oplossingen hiervoor is om een deel van de sloot in lengte-517t5Oxydatiesloot type 'Berkel'!11' I \,j1Ijl I JII:,,'bi._.ij Iii .ILLLLL6Bovenaanzicht kleppen en overlaat7Doorsnede over kleppen en overlaat (a-b)8Doorsnede over bezinkkanalen (c)naar ontvangendwater9Doorsnede over kanteloverlaat (d)10Doorsnede over fundering voor dekleppen (e)11Oxydatiesloot type 'Scherpenzeel'12Doorsnede over de slibretourvijzelCement XXII (1970) nr. 12richting in twee?n te delen en ??n van de twee kanalen van dit slootgedeelte om de beurt alsbezinkruimte te laten fungeren. Dit type sloot werd voor het eerst in Berkel gebouwd en staatbekend als type 'Berkel' (fig. 5).De beide bezinkkanalen worden afwisselend gebruikt als deel van het beluchtingscircuit, ofals bezinkruimte. Aan deinstroomzijde van de bezinkkanalen zijn gekoppelde kleppen aan-gebracht, die beurtelings ??n van de kanalen afsluiten. Het afgesloten kanaal doet dan dienstals bezinkruimte. In het geopende kanaal wordt het tijdens de gesloten toestand hierin bezon-ken slib weer in de circulatie opgenomen.Inde wand tussen de bezinkkanalenis een kanteloverlaat aangebracht die, op een vooraf tebepalen tijd na het wisselen van de kleppen, het gezuiverde water waaruit het vuil is bezon-ken, uit het afgesloten kanaal laat overstorten naar het ontvangende water.De bekleding van de bodem en taluds van dit type 'Berkel' wordt overeenkomstig de hiervooromschreven bekleding van het type 'Voorschoten'uitgevoerd. De wanden tussen de bezink-kanalen, de put voor dekanteloverlaat, het raamwerk voor de kleppen en de fundaties voorde kooirotoren, worden in gewapend beton uitgevoerd. De constructie van deze onderdelenis in fig. 6 t/m 10 aangegeven.AI spoedig bleek dat bij grote oxydatiesloten het bouwen van aparte, meestal ronde nabezink-tanks, toch voordelen bood. De constructie van deze tanks wordt elders in dit blad naderbesproken (zie blz. 522). Bij het groter worden van de oxydatlcs.oot verliest de installatie hetoorspronkelijk landelijke sloot-karakter en wordt uitgevoerd als een soort slingergoot metbochten van 1800, zoals in Scherpenzeel is gebouwd (fig. 11).Bij kleinere typen pasveersloten wordt het bezonken actief-slib, door het weer inschakelenvan de kool rotor (bij het type 'Voorschoten') en door het openen van de klep (bij het type'Berkel') weer in suspensie gebracht om opnieuw aan het zuiveringsproces deel te nemen.Bij het type 'Scherpenzeel' en eveneens bij het hierna nog te noemen type 'Carrousel', waarde bezinking van het actlef-slib in een nabezinktank plaatsheeft, wordt dit slib door middelvan een slibretourvijzel (fig. 12) teruggepompt naar het beluchtingscircuit. De constructie vanhet beluchtingscircuit van het type 'Scherpenzeel' wijkt in principe weinig af van de kleineretypen. Het kan worden gezien als de landelijke sloot, waarbij het middenterrein is afgegravenen door middel van tussenwanden tot een slingergoot is omgevormd. De bekleding van taludsen bodem blijkt identiek aan die van de kleinere sloten. Aangezien bij dit type een groterediepte wordt aangehouden (maximaal 1,40 m) is op halve hoogte een horizontale voeg in detaludbekleding aangebracht. Tussen- en geleidewanden in de 1800-bochten worden uitge-voerd in gewapend beton. Op een verbreed gedeelte van de tussenwanden worden rotorenen toegangsbruggen opgelegd (fig. 13).51813Doorsnede over de fundatie voor de kooi-rotoren en het beluchtingscircuit-r-r--De vraag waarom oxydatiesloten in de loop der tijd steeds groter zijn geworden, vereist eenkorte bespreking. Om dit toe te lichten moeten wij even een economische zijstap maken, aande hand van fig. 14. Deze grafiek is bepaald op basis van installaties die door ons bureau inde periode 1965-1970 werden ontworpen en begroot. Met behulp van indexcijfers zijn detotale bouwkosten tot het prijspeil van 1970 herleid. De bovenste lijn van de grafiek heeftbetrekking op conventionele installaties, dat wil zeggen installaties met oxydatiebedden ofactief-slibinstallaties. De onderste lijn geeft de stichtingskosten van oxydatiesloten..Er zijn twee tendenzen uit deze grafiek af te lezen:a. Bij een 10 maal zo grote installatie zijn de investeringskosten per inwoner ca. 1,8 maal zoklein.b. Voor een even grote installatie bedragen de investeringskosten per inwoner voor een oxyda-tiesloot van de investeringskosten vaneen conventionele installatie.14Investeringskosten voor zuiveringsinstallatiesvoor afvalwater (pr?speiI1970)Naast de stichtingskosten vormen uiteraard de jaarlijks terugkerende kosten een belangrijkefactor. Een deel van deze lasten bestaat uit energiekosten. Deze energiekosten zijn bij deoxydatiesloot door de meerdere zuurstofbehoefte - groter dan bij traditionele installaties.Door economische invloeden, te weten sterke stijging van de bouwkosten ende rentevoet eneen vrijwel gelijkblijvende energieprijs, is de invloed van het energie-aandeel op de jaarl(jksekosten echter sterk afgenomen. Een rekenvoorbeeld kan dit verduidelijken. Hierbij wordt uit-gegaan van de volgende gegevens:Jaarpercentage voor rente-afschrijving en onderhoud: 10 jaar geleden 6?%, thans 10%.Verhouding index bouwkosten en index energiekosten: 10 jaar geleden 1 : 1, thans 2: 1.Noemt men het huidige prijsverschil in bouwkosten tussen de oxydatiesloot en de traditioneleinstallatie I dan wordt de economische grens t.o.v. de traditionele installatie bereikt, indienhet meerdere energieverbruik E van de oxydatiesloot = 10% van I = 0,1 I bedraagt.Uitgedrukt in dezelfde E en I lag deze grens 10 jaar geleden bij E= 6,5% van 0,5 I = 0,0325 I.Dit wil zeggen dat deze I thans 3 maal zo klein kan zijn als vroeger en bij de aangegevenhelling van de grafiek in fig. 14 betekent dit, dat de grens naar een ca. 50 maal zo groteinstallatie is verschoven. Lag deze grens in het verleden bij ca. 6000 inwoners, thans ligt dezebij ca. 300000 inwoners. Als de bouwkosten in vergelijking tot de energiekosten blijvenstijgen, zal deze grens in de toekomst bij nog grotere installaties komen te liggen.Een voorwaarde voor de onder a gesignaleerde tendens, dat groter bouwen goedkoper bou-wen inhoudt, is echter dat in alle onderdelen van de installatie een duidelijke schaalvergro-ting moet worden toegepast. Voor oxydatiesloten betekent dit: diepere en bredere sloten engrotere eenheden voor de apparatuur die de zuurstof in het afvalwater brengt. Bij toepassingvan TNO-kooirotoren zouden voor een installatie ten behoeve van 300000 inwoners, in totaal100 rotoren, ieder van 6 m lengte nodig zijn en de oxydatiesloot zou bij een diepte van 1,50 meen wateroppervlakte van 5 ha krijgen.In de conventionele actief-slibinstallaties wordt al geruime tijd met succes de zgn. punt-beluchter toegepast om de zuurstof in het afvalwater te brengen. Dit is een om een verticaleas draaiende schijf die - al naar gelang het fabrikaat - is voorzien van schoepen en/of gatenen/of tanden enz. (fig. 15). Deze apparaten worden ook voor zeer grote vermogens gemaakt(ca. 100 pk) en hebben dan een diameter van 3,65 m.Twaalf van deze beluchters zijn voldoende voor een oxydatiesloot voor 300000 inwoners. Deinvesteringskosten van deze apparatuur bedragen ca. f 2,- per inwoner, tegenover ca. f 6,-per inwoner voor kooirotoren. De gewenste besparing door schaalvergroting kan dus wordenverwezenlijkt. De vraag is nog hoe kunnen deze puntbeluchters naast het inbrengen vanzuurstof ook nog de grote massa water in de oxydatiesloot voldoende in beweging houden.