Promotieonderzoek: verbeteren ontwerprichtlijnen zuigkelders

Alex Duinmeijer onderzoekt bij de TU Delft de mogelijkheden om de richtlijnen voor het ontwerp van zuigkelders van afvalwatergemalen te verbeteren. In dit artikel vertelt hij over zijn onderzoek.

Waarom dit onderzoek?
Veel afvalwatergemalen ondervinden problemen door vervuiling van de zuigkelder met bijvoorbeeld slib en drijflagen van vet en ander materiaal. Deze vervuiling verhoogt de kans op pompstoringen (Korving et al, 2006a). Pompstoringen van afvalwatergemalen hebben een negatief effect op het functioneren van een rioolstelsel, zoals een toename van circa 16% in het jaarlijkse overstortvolume op oppervlaktewater (Korving, 2006b). Daarnaast leidt vervuiling van de kelders tot significante jaarlijkse bagger- en reinigingskosten. Bovendien is reiniging uit hygiënisch oogpunt een ongewenste activiteit.
De huidige richtlijnen voor het ontwerp van zuigkelders en de eisen voor transport van vervuiling – bijvoorbeeld de ANSI/HI-norm (2012) – zijn beperkt tot enkele geometrieën van zuigkelders, zoals ronde en gleufvormige kelders. De richtlijnen zijn voornamelijk bedoeld om goede aanstroomcondities bij de zuigmond te krijgen. Denk aan het voorkomen van luchtaanzuiging (minimale onderdompeldiepte) en een uniform snelheidsprofiel in de zuigleiding zonder prerotaties. Bij deze condities zal een pomp maximaal presteren. Toepassing van deze richtlijnen kan zelfs leiden tot meer vervuiling van  zuigkelders. Er is dus behoefte aan verbeterde richtlijnen die rekening houden met de eis voor transport van (drijf)vuil voor diverse keldergeometrieën én goede aanstroomcondities van de zuigmond.

Waaruit bestaat het onderzoek?
Het onderzoek bestaat grofweg uit de volgende onderdelen:

  1. Inventarisatie van de vervuilingsgraad van bestaande zuigkelders als functie van geometrie, capaciteit, in- en uitslagpeilen en samenstelling van het afvalwater.

  2. Literatuurstudie naar de maatgevende parameters voor het transport van (drijf)vuil in zuigkelders van afvalwatergemalen.

  3. Experimenteel onderzoek in een testopstelling en in zuigkelders van in bedrijf zijnde rioolgemalen in diverse gemeenten om meetdata te krijgen van het transport van (drijf)vuil en de bijbehorende aanstroomcondities als functie van maatgevende parameters. De experimenten bestaan uit videocameraobservatie van het gedrag van de (oppervlakte)vervuiling en monitoring van de aanstroomcondities als functie van maatgevende parameters. In figuur A ziet u de experimentele opzet van het veldonderzoek in bestaande zuigkelders.

  4. Verificatie van CFD-modellering (Computational Fluid Dynamics) voor het ontwerp van zuigkelders voor het transport van vervuiling.

  5. Op basis van meetdata, literatuurstudie en CFD-modellering generieke ontwerprichtlijnen voor zuigkelders van afvalwatergemalen formuleren, die rekening houden met de eisen voor transport van (drijf)vuil én goede aanstroomcondities van de zuigmonden. Deze richtlijnen moeten leiden tot robuuste en meer onderhoudsvriendelijke afvalwatergemalen.


Figuur A: Experimentele opzet van het veldonderzoek in bestaande zuigkelders

Waarom is dit onderzoek belangrijk?
Algemeen toepasbare ontwerprichtlijnen voor zuigkelders van afvalwatergemalen voor het transport van (drijf)vuil verminderen het aantal pompstoringen waardoor de riolering effectiever functioneert. Hierdoor stort minder rioolwater over op oppervlaktewater wat milieutechnisch gezien tot betere maatschappelijke leefomstandigheden leidt. Daarnaast levert minder vervuiling van zuigkelders een forse besparing op de reinigingskosten van kelders en op reparatie- en onderhoudskosten van pompen. 
Meer informatie over het onderzoek en het Kennisprogramma Urban Drainage
Na de LTS, MTS en HTS behaalde Alex Duinmeijer in 2002 zijn diploma Waterbouwkundig Ingenieur aan de Technische Universiteit Delft, met als specialisatie vloeistofmechanica. Sindsdien heeft hij als hydraulisch adviseur gewerkt bij diverse instanties. Sinds 2006 werkt Alex als senior adviseur hydraulische transportsystemen bij het Ingenieursbureau Rotterdam. In oktober 2014 startte hij zijn (parttime) promotieonderzoek ‘Verbeteren van ontwerprichtlijnen zuigkelders van afvalwatergemalen'. Het onderzoek vindt plaats binnen het kennisprogramma Urban Drainage van de TU Delft en wordt gefinancierd door de gemeente Rotterdam, afdelingen Ingenieursbureau en Water.

Referenties

  • Korving, J.L., Geise, M. & Clemens F., 2006a. Failure of sewage pumps: statistical modelling and impact assessment. Water Science & Technology 54 (6-7) 119-126.

  • Korving, J.L., Clemens, F.H.L.R., and Noortwijk, van J.M., 2006b. Statistical Modelling of the Serviceabilitiy of Sewage Pumps, Journal of Hydraulic Engineering, 2006.132, 1076 - 1085.

  • American National Hydraulic Standards Institute (2012) American National Standard for rotodynamic pumps for pump intake design. ANSI 9.8-2012. ISBN 978-880952-70-2.


Producten


U Bezocht Onlangs


GEEF UW SUGGESTIE