De hoeveelheid én samenstelling van het afval-, hemel-, grond- of oppervlaktewater dat verpompt moet worden, bepalen de benodigde capaciteit van het stelsel waar de pomp onderdeel van is. De geleverde capaciteit van de pomp(en) komt voort uit een samenspel tussen verschillen in waterhoogte, leidingweerstanden en het type pomp.

De ontwerper houdt in het functioneel ontwerp de gemiddelde stroomsnelheden in de gaten, omdat bij te lage snelheden slib bezinkt in de leiding.

De ontwerper van een gemaal met pomp(en) kiest in hoeverre hij rekening houdt met mogelijke toekomstige veranderingen in of aan het stelsel. De pomp kan bij voorkeur alle gedurende zijn verwachte levensduur voorziene wijzigingen in wateraanbod verwerken.

Algemene eigenschappen van pompen

Elektriciteit

De elektrische voeding van het gemaal waarin de pomp of pompen zijn geplaatst komt van het energiebedrijf. De elektrische installatie van een gemaal moet worden geaard. Bij veel gemalen is een kleinverbruikersaansluiting voldoende. Als de grenswaarde van een kleinverbruikersaansluiting (3 x 80 A, 400 V) tijdens normaal bedrijf wordt overschreden, is er een middenspanningsaansluiting nodig. Het energiebedrijf kan de gebruiker beperkingen voor aanloopstroom opleggen. Dan is er een sterhoekschakeling, een softstarter of een frequentie-omvormer nodig. Soms is dat al boven de 2,2 kW.

Natte en droge opstelling

Bij pompen kan er onderscheid worden gemaakt tussen een droge en een natte pompopstelling (dompelpompen).

Bij een droge pompopstelling staat de pompinstallatie in een aparte, droge kelder. In de daarnaast gelegen natte kelder bevindt zich de zuigmond. Vaak wordt bij gemalen met een droge opstelling ook een bovenbouw toegepast. Bij een natte opstelling staat de dompelpomp in een natte kelder. De elektromotor is waterdicht met de pomp verbonden in een pomphuis van (meestal) gietijzer met epoxycoating.

Kleine gemalen (tot ongeveer 150 à 200 m³/h) kennen meestal een natte opstelling. Een bovenbouw is niet nodig; alleen de schakelkast wordt boven op of nabij de pompput geplaatst. Meestal is een reservepomp in de pompput aanwezig, behalve bij pompen waarbij de beheerder de gevolgen van een storing (tijdelijk) acceptabel vindt.

(Buiten)schakelkast

Een schakelkast heeft in elk geval een compartiment voor voeding van het energiebedrijf, de hoofdzekeringen, de hoofdschakelaar en de kWh-meter. Verder moet in de schakelkast ruimte zijn voor schakelapparatuur voor de pompen, de besturing van de pompen en de benodigde telemetrie-apparatuur. Bij een buitenopstelling moet het klimaat en de weersinvloeden in de kast binnen een bereik blijven dat voor de componenten acceptabel is. Daarbij wordt rekening gehouden met warmteafgifte van de componenten, instraling, ventilatie en het vermogen van verwarmingselementen.

(Binnen)schakelkast

De ontwerper installeert de elektrische verdeelinrichting bij voorkeur in een aparte kast. Ook installeert hij aardlekbeveiligingen en schakel- en beveiligingsapparatuur voor de pompen. Afhankelijk van het geïnstalleerde vermogen van de pompen gebruikt hij een ster- of driehoekschakelaar, een softstarter of frequentie-omvormers. Een frequentie-omvormer kan ook het toerental regelen en daarmee het . Een frequentie-omvormer heeft invloed op het werkpunt van de pompcurve. Hier dient de ontwerper rekening mee te houden.

Meetapparatuur

Waterstanden in de pompput kunt u meten met niveauwippers, drukopnemers of een ultrasonore zender/ontvanger. Vanaf 100 m³/h en soms bij lagere capaciteiten wordt vaak een debietmeting toegepast, en bij voorkeur ook een drukmeter. Hiermee kan de beheerder het functioneren van de pomp en persleiding analyseren. Bij ledigingspompen van bergbezinkbassins wordt meestal ook meetapparatuur voor overstort-tellingen en overstort-debietmeting geïnstalleerd.

Programmable Logic Controller

In de meest eenvoudige vorm werkt besturing als volgt: de pomp schakelt in op inslagpeil en schakelt uit op uitslagpeil. Tegenwoordig worden pompen vaak aangestuurd met een Programmable Logic Controller (plc) of een besturingscomputer. De automatische besturing van pompen wordt via besturingssoftware geprogrammeerd in een plc of een besturingscomputer.

Een pomp kan diverse signalen en storingen onderscheiden, zoals:

een te hoge waterstand;
een te lage waterstand;
een te hoge stroomopname;
water in olie (lekkage asafdichting);
wegvallen van de voeding;
storing in de meetapparatuur.

Storingen kunt u laten melden met een rode lamp op de kast, via sms en/of met een melding naar een beheersysteem.

Telemetrie

De gemalen worden vaak via een telemetriesysteem verbonden met een centraal punt. Vaak maakt het telemetriesysteem dan deel uit van een gemalenbeheersysteem. Telemetrie heeft de volgende functies:

controleren van en ingrijpen in het functioneren van gemalen vanaf een centraal punt;
verzamelen van meet- en bedrijfsgegevens;
transport van meet- en bedrijfsgegevens, waaronder storingssignalering;
registratie van gegevens op het centrale punt.

In Gemalenbeheersysteem leest u meer over de mogelijkheden van een telemetriesysteem als hulpmiddel bij een gemalenbeheersysteem.

Pomptype

Bijna alle pompen die worden gebruikt voor het transporteren van afvalwater zijn centrifugaalpompen. De snel ronddraaiende waaier geeft een draaiende beweging aan het water. De centrifugaalkracht die op het water werkt, zorgt ervoor dat de vloeistof het pomphuis in stroomt. Daar wordt de kinetische (snelheids)energie omgezet in persdruk. De combinatie van motorvermogen, waaiertype en vorm van het pomphuis bepaalt globaal de maximaal haalbare capaciteit en opvoerhoogte van pompen.

Hoofdtypen waaiers

Er bestaan verschillende waaiers. De hoofdtypen waaiers zijn:

kanaalwaaiers;
wervelradwaaiers (teruggetrokken waaiers);
versnijdende waaiers;
schroefcentrifugaalwaaiers.

De keuze voor de waaier maakt de ontwerper met name op basis van de verwachte vervuiling van het afvalwater, de benodigde capaciteit en de opvoerhoogte.

Kanaalwaaiers

Bij het gebruikmaken van kanaalwaaiers gaat het water met het vuil door de kanaalwaaier. Kanaalwaaiers zijn verkrijgbaar in uitvoeringen met één of meerdere open of gesloten kanalen. Eénkanaalwaaiers zijn minder verstoppingsgevoelig dan meerkanaalwaaiers. Het rendement van pompen met kanaalwaaiers ligt relatief hoog: tot maximaal 85% bij grote pompen. Belangrijk is dat de kogeldoorlaat van de kanaalwaaier kleiner is dan de persleidingdiameter.

Wervelradwaaiers

Een wervelradwaaier wordt zoveel mogelijk uit de vloeistofstroom teruggetrokken. Hierdoor ontstaat er een vrije doorstroming en kan het vuil ongehinderd de pomp passeren. Bij deze pompen treden dan ook minder verstoppingen op. Maar het rendement is wel lager dan bij de kanaalwaaierpompen: maximaal 60%. Er is dus een balans te kiezen tussen meer energiekosten of (de kans op) hogere onderhoudskosten.

Versnijdende waaiers

Versnijdende waaiers versnijden het vuil dat de vloeistofstroom meevoert. Deze waaiers vragen meer onderhoud omdat het versnijden meer vraagt van de waaier. Bovendien is het rendement van de pompen het laagst van de hier genoemde pompen. Versnijdende waaiers worden vooral bij drukriolering toegepast.

Schroefcentrifugaalwaaiers

Schroefcentrifugaalwaaiers hebben een grote vrije doorlaat en een gunstig rendement: tot ongeveer 80%. Omdat ze een steile pompcurve hebben, zijn schroefcentrifugaalpompen niet gevoelig voor verstoppingen. Deze pompen zijn met name geschikt voor hoge volumestromen bij kleine opvoerhoogten. Dit laat zich goed combineren met een steile pompcurve.

De genoemde waaierindeling is slechts een globale indeling. Om een goede keuze te maken, kunt u het beste overleggen met de fabrikant en/of de leverancier. Deze kan u de garantie geven dat de combinatie van pomp en waaier geschikt is voor het afvoeren van afvalwater onder de gegeven omstandigheden. In tabel A vindt u de karakteristieken van de verschillende waaiertypen op een rij. Het maximale rendement wordt in de praktijk vaak niet gehaald. Het te verpompen debiet komt namelijk niet altijd overeen met het debiet waarbij het rendement maximaal is.

Tabel A Karakteristieken van de verschillende waaiertypen
Type waaier	Toepassingsgebied	Pompcapaciteit (m³/h)	Opvoerhoogte (m)	Rendement (%)
Kanaalwaaier	Grote doorlaat, geschikt voor vaste en vezelige stoffen	20 - 700	5 - 50	50 - 85
Wervelradwaaier (Vortex)	Weinig slijtage en verstoppingen, toepasbaar bij vezelig en grof/ruw materiaal, textiel en plastic	2 - 200	2 - 30	30 - 60
Versnijdende waaier	Vaste stoffen, veel onderhoud Drukriolering	20 - 500 2 - 30	4 - 70 4 - 70	40 - 60 30 - 40
Schroefcentrifugaal- waaier	Redelijk grote doorlaat, steile pompcurve, niet verstoppingsgevoelig, toepasbaar bij vezelige stoffen	180 - 700	10 - 40	60 - 80

De omvang van de pompkelder

De minimale aanlegdiepte voor een gemaal (vloer van de pompkelder) is circa 2 m, de maximale aanlegdiepte (vanuit kostentechnisch oogpunt) circa 6 m. De omvang van de pompkelder is zodanig dat de pomp niet te vaak aan en uit slaat (pendelen). Er moet voldoende pendelberging (ook wel schakelberging genoemd) zijn tussen het inslag- en uitslagpeil. Een gebruikelijke frequentie is 4 maal per uur, terwijl 10 maal per uur een vuistregel is voor het maximum. Met toerengestuurde pompen, die een variabel debiet kunnen genereren op basis van het aanbod van water, is het pendelen minder bepalend voor de afmeting van de pompkelder. Bij toerengestuurde pompen is de laagst in te stellen capaciteit van de pomp bepalend voor de omvang van de pendelberging.

Figuur A Het vullen en ledigen van een pompkelder

De waterkwaliteitsbeheerder staat een nooduitlaat bij een gemaal niet toe. De ontwerper moet daarom bij de pompkeuze rekening houden met de gevolgen van pompuitval. Afhankelijk van het risico dat de gemeente acceptabel vindt, selecteert hij een pomp en dimensioneert hij het stelsel (als geheel, dus niet alleen de pompkelder) zodanig dat bij pompuitval een bepaalde hoeveelheid afvalwater geborgen wordt. De pompkeuze en gemaaluitvoering bepalen de uitvalfrequentie, terwijl de berging bepaalt hoeveel tijd de beheerder heeft om (nood)maatregelen te treffen. Een gebruikelijk uitgangspunt is het kunnen bergen van de hoeveelheid afvalwater die bewoners en bedrijven in 24 uur produceren.

Meerdere pompen in één gemaal

Een gemaal en een pompunit hebben altijd minstens één pomp. Veel rioolgemalen hebben meerdere pompen, die elkaars vervanger kunnen zijn; als er één pomp in storing valt, of voor onderhoud wordt uitgeschakeld, neemt de andere pomp het over. Soms zijn er verschillende pompen voor het verpompen van water onder verschillende omstandigheden ondergebracht in hetzelfde gemaal, zoals een droogweerafvoerpomp en een regenweerafvoerpomp in een vuil- en hemelwaterstelsel.

Relatie tussen pomp en leiding

Pomp en persleiding hebben beide een relatie met drukverschil en debiet; respectievelijk de pompcurve en de leidingkarakteristiek. De pompcurve is de relatie tussen het debiet en de opvoerhoogte bij een constant toerental van de pomp. In de leidingkarakteristiek komt tot uitdrukking dat de wrijvingsverliezen in de leiding kwadratisch toenemen met de stroomsnelheid (en dus met het debiet). Het werkpunt van het systeem van pomp en leiding is het punt waarop pompcurve en leidingkarakteristiek elkaar kruisen. Dat werkpunt geeft de capaciteit aan die de pomp zal leveren.

Het is, bij grote opvoerhoogtes en/of lange leidingafstanden mogelijk om in het tracé één of meerdere boosterpompen te plaatsen. De ontwerper voorkomt hiermee dat hij een zeer inefficiënte pomp moet toepassen. Zo’n boosterpomp verhoogt de druk direct in de leiding en heeft geen ontvangstput nodig.

De ontwerper berekent een vuilwaterstelsel op basis van de vuilwaterbelasting uit woningen en bedrijven. De gemaalcapaciteit stemt hij af op deze belasting op basis van de volgende uitgangspunten:

De duur van de maatgevende afvoer is 10 uur per dag.
De ledigingstijd van het stelsel is maximaal 12 uur.
De berging bij pompuitval door stroomstoring en dergelijke bedraagt minimaal 24 uur afvalwaterproductie.
De pendelberging (de berging tussen het inslag- en het uitslagpeil van de pomp) bedraagt 1/10 tot 1/24 van het totale dagdebiet.
Het inslagpeil ligt op 0,10 m onder de laagst aangesloten b.o.b. (binnen-onderkant-buis).
De communicatie tussen pomp en onderbemalingen moet zodanig zijn geregeld dat deze laatste reageren op pompuitval, om overbelasting van een stelsel te voorkomen.

In specifieke situaties kan de ontwerper de afvoer optimaliseren met pompsturing of met real time control (rtc). Bijvoorbeeld voor een gelijkmatigere belasting van de of om de vuiluitworp vanuit overstorten te verminderen.

Vacuümriool

Vacuümriolen worden niet op grote schaal toegepast in Nederland. Omdat een vacuümriool vaak met dunne, buigzame hdpe-leidingen werkt, wordt vacuümriolering toegepast op campings, in (cruise)schepen en in vliegtuigen. Vacuümriolen werken op basis van onderdruk, ofwel vacuüm. Een vacuümpomp wekt vacuüm op, waardoor huishoudelijk afvalwater vanuit een pompkelder of een verzameltank door een dunne leiding wordt afgezogen en op een centrale locatie wordt geloosd. Van daaruit wordt het afvalwater onder vrij verval, met een andere pomp of per tankwagen naar een rwzi verplaatst.

Vacuümriolen bestaan uit:

een vacuümstation met een vacuümpomp;
vacuümleidingen;
bufferputten;
een ‘vacuümklep’ (of membraan);
vlotterballen;
een stankfilter (koolfilter);
een biofilter;
afsluiters in leidingen (om storingen te kunnen lokaliseren).

De ontwerper plaatst het vacuümstation in de wijk. Dit is een gebouw met een oppervlak tot ongeveer 20 m². Bij het vacuümstation wordt ook de buffertank geplaatst. Net als bij drukriolering kan er één enkele vacuümpomp worden geplaatst, of meerdere, waarbij ze dienen als elkaars reserve. De buffercapaciteit van de pompput moet worden afgestemd op de hoeveelheid water die wordt geloosd en op de capaciteit van de pomp in combinatie met de leidingen. Afhankelijk van de lozingshoeveelheden kunnen buffertanks tot 70 of 80 m³ worden toegepast. Deze hebben een ondergronds, of deels onder- en bovengronds ruimtebeslag. Bij vacuümriolering worden diameters van 50 tot maximaal 110 mm toegepast. De hdpe-leidingen worden in een zaagtandprofiel aangelegd, zodat het vacuüm door de luchtafsluiting zijn aanzuigende werking behoudt. De zaagtanden liggen 40 tot maximaal 100 meter uit elkaar. Vacuümsystemen moeten heel zorgvuldig worden aangelegd; één storing legt de werking van het hele systeem plat. Voor het transporteren van water mag de opvoerhoogte die moet worden overbrugd niet groter zijn dan 5 meter.

Pompen voor lediging

Ledigingspompen worden gebruikt voor het leegpompen van bassins. Dit kunnen pompen zijn voor het verpompen van vuil-, hemel- of oppervlaktewater. Zo worden pompen voor vuilwater gebruikt om berg(bezink)voorzieningen te ledigen, worden pompen voor hemelwater ingezet om bergingskelders of bergingsvijvers leeg te pompen en worden poldergemalen gebruikt om de waterstand in polders op een vooraf bepaald (grond-)waterpeil te houden.

Poldergemalen

Poldergemalen worden gebruikt om polders op het gewenste peil te houden. Omdat ze hele polders droog moeten houden, hebben poldergemalen pompen met een zeer grote capaciteit. Een capaciteit van enkele tientallen tot honderden kubieke meters per minuut is gebruikelijk. Poldergemalen kunnen worden aangedreven door elektromotoren, diesel, stoom, of windkracht. Poldergemalen, die vaak lozen in een boezem die wordt bemalen door boezemgemalen, worden vaak in grotere gebouwen geplaatst. Deze gemalen zorgen ervoor dat delen van Nederland onder zeeniveau bewoonbaar blijven.

Ledigingspompen van berg(bezink)voorzieningen

Ledigingspompen in bergbezinkvoorzieningen pompen het bassin, nadat de bergbezinkvoorziening in werking is geweest, weer leeg en pompen het water terug het riool in. Ze treden in werking wanneer het peil in het riool zakt na een hevige regenbui. Er wordt ook een niveau ingesteld waarbij de pomp afslaat. Dat kan zijn wanneer het bassin leeg is. Als een bergbezinkvoorziening uitgerust is met een spoelpomp, zal de ledigingspomp tijdens het ledigen een periode afslaan, zodat de spoeling bij de juiste vulling kan plaatsvinden. De ontwerper moet de capaciteit van de pomp afstemmen op de capaciteit van de bergbezinkvoorziening en de gewenste tijd waarbinnen de voorziening leeg moet zijn, maar de capaciteit van de pomp mag de afvoercapaciteit van het riool niet nadelig beïnvloeden. Ledigingspompen kennen een capaciteit van vaak enkele tientallen kubieke meters per uur.

Bergbezinkvoorzieningen komen dikwijls voor in de bebouwde omgeving. Daarom moet de ontwerper bij het maken van zijn ontwerp rekening houden met de plaatsing van pompen in verband met geluids- en geurhinder.

Pompen voor gedoseerde afvoer

Pompen voor een gedoseerde afvoer worden toegepast om het afvoeren van water uit een voorziening te kunnen sturen. Deze begrenzing is soms wenselijk in de situatie dat water een voorziening niet te snel mag verlaten (uitstroom) of een volgende voorziening niet te snel in mag stromen (instroom). Pompen voor een gedoseerde afvoer worden daarom geplaatst bij de in- of uitstroom van afscheiders, filters, kelders of bassins. Omdat het debiet door middel van een pomp nauwkeurig gereguleerd kan worden, zijn pompen een accurate manier om de afvoer van water te regelen.

Pompen voor spoeling

Spoelpompen, waaronder het specifieke type 'werveljet', worden toegepast om bezonken slib in bergbezinkvoorzieningen te verwijderen. Spoelpompen gebruiken hiervoor water uit het bergbezinkbassin zelf of een apart reservoir dat wordt gevuld met spoelwater. Ze zorgen er met een krachtige straal voor dat de bodem van deze voorzieningen wordt schoongespoeld. Daarna pompt de ledigingspomp het water met vuil naar het riool. Omdat spoelpompen een beperkt bereik hebben worden er meestal meerdere (sets) spoelpompen geplaatst. Ze worden aangestuurd op basis van waterhoogte in het bassin. Het ontwerp van de bergbezinkvoorziening stelt specifieke eisen aan de spoelinstallatie. De installateur of leverancier kan u informeren over de specifieke kenmerken van de benodigde spoelinstallatie.

Pompen voor circulatie

Circulatiepompen zorgen voor circulatie van water, vooral in oppervlaktewater. Zo zorgen circulatiepompen in vijvers ervoor dat het water in beweging komt en hierdoor zuurstofrijker wordt. De grootte van het oppervlaktewater dat in beweging moet worden gebracht en de minimaal benodigde stroomsnelheden in de waterpartij (o.a. vanuit ecologisch gezichtspunt) zijn bepalende factoren voor de capaciteit van deze pompen. Vissterfte door de pomp en vuilinstroom moet worden voorkomen, dus dit stelt eisen aan de omgeving van de pomp.

Fonteinpompen

Fonteinen kunnen de belevings- en verkoelingsfunctie van water vergroten. Daarnaast zorgt een fontein voor circulatie en voor toevoeging van zuurstof. Fonteinen pompen water uit de vijver en vernevelen dit tot kleine druppeltjes.

Vaak is het ontwerp van een fontein gericht op de circulatie en het sierlijke effect ervan. De capaciteit is afhankelijk van de pomp; informatie hierover kan worden opgevraagd bij de leverancier.

Fonteinen vernevelen water; deze waterdruppels kunnen door de wind worden verspreid. Omdat mensen deze waterdruppels kunnen inademen, kunnen verontreinigingen in het oppervlaktewater, zoals blauwalg of verontreinigingen door riooloverstorten, bij mensen maag-, darm- en leverklachten veroorzaken. In zijn ontwerp moet de ontwerper daarom rekening houden met gezondheidsrisico’s (meer informatie kunt u lezen bij Water & Volksgezondheid).

Pomp selecteren