NL9100473A - Rioolstelsel. - Google Patents

Description

Rioolstelsel

De uitvinding heeft betrekking op een rioolstelsel met vrij verval, voorzien van een naar een afvalwater-zuiveringsinrichting of dergelijke verlopende hoofdleiding en een hierop aansluitende, naar een lozingsplaats verlopende aftakleiding.

Een dergelijk rioolstelsel kan worden gebruikt voor het inzamelen en transporteren van afvalwater en/of neerslag. Bij droog weer kan alle ingezamelde afvalwater naar de afvalwater zuiveringsinrichting worden getransporteerd. Het aanbod van met name de neerslagbijdrage vertoont echter zodanige extreme variaties in de tijd, dat het financieel en technisch onhaalbaar is een rioolstelsel te realiseren, waarmede onder alle denkbare omstandigheden het volledige aanbod van neerslag en afvalwater kan worden getransporteerd. Om deze reden wordt in de praktijk geaccepteerd dat een rioolstelsel met beperkte regelmaat bij de lozingsplaats op oppervlaktewater loost, bijvoorbeeld via overstortdrempels. De samenstelling van dit geloosde water is echter van zodanige aard dat er een kans bestaat op het optreden van schade aan het oppervlaktewatermi-lieu, zoals zuurstofloosheid op korte termijn, en accumulatie van persistente stoffen als bijvoorbeeld zware metalen in biomassa en onderwaterbodem op lange termijn.

Uit onderzoek is gebleken dat tijdens neerslagafvoer in de rioolleidingen opgewoelde vaste stoffen (rioolslib) een aanzienlijk deel van de voor deze schade verantwoordelijke stoffen bevat. Tot op heden is getracht de uitworp van schadelijke stoffen uit rioolstelsels te beperken door het treffen van speciale maatregelen, zoals het vergroten van de bergende capaciteit van het rioolstelsel, het uitbreiden van de gemaal-capaciteit, het toepassen van bergbezinkbassins of wervelover-stortputten en het uitbreiden van het onderhoud aan rioolstelsels. Deze maatregelen zijn echter niet voldoende effectief en/of te duur gebleken.

De uitvinding beoogt een rioolstelsel van de in de aanhef genoemde soort zodanig te verbeteren dat het genoemde probleem op effectieve wijze wordt opgelost respectievelijk verkleind.

Hiertoe wordt het rioolstelsel volgens de uitvinding gekenmerkt door verdeelmiddelen voor het in de hoofdleiding, in het gedeelte vöór de aftakleiding, verdelen van een stroom door de hoofdleiding in een relatief slibrijk en slibarm gedeelte; en scheidingsmiddelen voor het van elkaar scheiden van het slibarme en slibrijke gedeelte en het doorvoeren van het slibrijke gedeelte door de hoofdleiding en het naar de aftakleiding geleiden van het slibarme gedeelte.

Doordat volgens de uitvinding reeds in de hoofdleiding een verdeling en scheiding van slibarm en slibrijk water plaatsvindt, wordt enerzijds relatief schoon water geloosd, terwijl anderzijds een groot deel van het slib met de daarin aanwezige verontreinigingen direct of indirect naar de afvalwater zuiveringsinrichting wordt getransporteerd.

In een zeer eenvoudige uitvoering van het rioolstelsel volgens de uitvinding zijn de verdeelmiddelen voorzien van middelen voor het door zwaartekracht laten zakken van slib in de stroom, terwijl de scheidingsmiddelen zijn ingericht voor het in verticale richting scheiden van de stroom in de hoofdleiding.

Door gebruikmaking van de zwaartekracht voor het afscheiden van het grotendeels zware slib kan in principe met eenvoudige middelen worden volstaan en zullen bestaande rioolstelsels gemakkelijk kunnen worden aangepast.

Een gunstig voorbeeld van deze uitvoering is die waarbij de verdeelmiddelen bestaan uit een buis met althans ongeveer gladde binnenwand, terwijl de scheidingsmiddelen zijn voorzien van een op een bepaalde hoogte, dwars door de hoofdleiding verlopende scheidingswand, waarbij een ruimte boven de scheidingswand met de aftakleiding in verbinding staat.

In dit rioolstelsel kan gebruik worden gemaakt van onderdelen welke reeds in bestaande rioolstelsels aanwezig zijn en de uitvinding is in dat opzicht derhalve kostenbesparend. Verder is de werking onafhankelijk van mechanische, pneumatische of elektrische onderdelen en bijgevolg is de in de rioleringspraktijk noodzakelijke robuustheid en betrouwbaarheid gegarandeerd.

Een verdere optimalisering van de verdeling en scheiding van de slibrijke en slibarme stroom kan worden bereikt wanneer een aantal verdeel- en scheidingsmiddelen afwisselend achter elkaar is geplaatst.

Op deze wijze vindt een aantal malen een verdeling en scheiding plaats.

Hierbij is het mogelijk het rioolstelsel uit te voeren met ten minste twee trappen met een eerste en tweede af-takleiding vanaf de hoofdleiding, waarbij de tweede aftaklei-ding een instelbare restrictie bezit voor het beperken van de maximale stroomsnelheid in het gedeelte van de hoofdleiding tussen de eerste en tweede aftakleiding.

Door deze maatregel kunnen onder alle omstandigheden goede bezinkingsvoorwaarden in de hoofdleiding worden gewaarborgd. De instelbare restrictie kan zeer eenvoudig zijn en behoeft in de meeste gevallen slechts eenmaal te worden afgesteld waarna deze kan worden vastgezet. Een mogelijke uitvoering kan bestaan uit een in de leiding aangebrachte schuif.

Bij voorkeur wordt de hoofdleiding met een relatief sterke afloop aangebracht, teneinde ervoor te zorgen dat tijdens droog weer situaties een relatief groot verhang van het water in de leiding ontstaat, hetgeen resulteert in een relatief grote bodemschuifspanning en daardoor een opwoeling en meevoering van geaccumuleerd slib in de hoofdleiding.

De uitvinding zal hierna worden toegelicht aan de hand van de tekening, die een uitvoeringsvoorbeeld van het rioolstelsel volgens de uitvinding zeer schematisch weergeeft.

Fig. 1 is een schema van een uitvoer ingsvoorbeeld van het rioolstelsel volgens de uitvinding.

Fig. 2 is een zeer schematisch zijaanzicht, gedeeltelijk in doorsnede, van een gedeelte van het rioolstelsel volgens fig. 1.

Fig. 3a - 3d tonen de slibconcentratieverdeling over de hoogte van de hoofdleiding van het rioolstelsel van fig. 2, op vier verschillende plaatsen lila - Illd daarin.

In het principeschema volgens fig. 1 is te zien dat een met een blok 1 aangeduid rioolstelsel van putten, aansluitingen en buisleidingen uitmondt in een hoofdleiding 2 die leidt naar een afvalwaterzuiveringsinrichting 3, waar het afvalwater van verontreinigingen kan worden ontdaan. Het weergegeven rioolstelsel is een zogenaamd gemengd rioolstelsel, waarin zowel afvalwater van bijvoorbeeld huishoudens of be- drijven, als neerslag worden ingezameld. Ten behoeve van situaties, waarin meer afvalwater en neerslag wordt aangevoerd, dan in de afvalwaterzuiveringsinrichting 3 kan worden verwerkt, sluit op de hoofdleiding 2 een eerste aftakleiding 4 aan die naar een lozingsplaats 5 voert, waar overtollig rioolwater op oppervlaktewater kan worden geloosd, bijvoorbeeld via een overstortdrempel. In de stromingsrichting in de hoofdleiding 2 gezien, sluit op deze hoofdleiding 2 op een afstand na de eerste aftakleiding of overstortleiding 4 een tweede aftakleiding of kortsluitleiding 6 aan, die in de eerste aftakleiding 4 uitmondt. De hoofdleiding 2 wordt daardoor verdeeld in een eerste gedeelte 2' voorafgaande aan de eerste aftakleiding 4, een tweede gedeelte 2'' tussen de beide aftakleidingen 4 en 6 en een derde gedeelte 2 · · * na de tweede aftakleiding 6. Duidelijkheidshalve zijn in fig. 2 de aftakleidingen 4 en 6 boven de hoofdleiding 2 getekend, doch in werkelijkheid zullen deze meestal op dezelfde hoogte als de hoofdleiding 2 in zijwaartse richting verlopen.

Fig. 2 toont de bijzondere aansluitingen van de aftakleidingen 4 en 6 op de hoofdleiding 2, zoals door de uitvinding wordt voorgesteld. Ter plaatse van het knooppunt van de leidingen 4 en 2 is een horizontale scheidingswand 7 op een bepaalde hoogte in de hoofdleiding 2 aangebracht, waarbij de ruimte boven deze scheidingswand 7 in verbinding staat met de aftakleiding 4, terwijl de ruimte onder de scheidingswand 7 deel uitmaakt van de hoofdleiding 2. Een vergelijkbare scheidingswand 8 is ook aangebracht ter plaatse van het knooppunt van de leidingen 6 en 2, waarbij de ruimte boven de scheidingswand 8 aansluit op de tweede aftakleiding 6 en de ruimte onder de scheidingswand 8 deel uitmaakt van de hoofdleiding 2. De dwarsdoorsnede van de hoofdleiding 2 onder de scheidingswanden 7 en 8 dient groot genoeg te zijn voor het doorlaten van voldoende afvalwater voor verwerking in de afval-zuiveringsinrichting 3.

De werking van het in de tekening weergegeven gedeelte van het rioolstelsel volgens de uitvinding is als volgt.

Door het gedeelte 2 ’ van de hoofdleiding 2 wordt afvalwater en neerslag aangevoerd. Het afvalwater bevat vaste bestanddelen die een groter soortelijk gewicht dan water bezitten en derhalve hierin kunnen bezinken. Deze bezinkbare bestanddelen zullen uitzakken en derhalve in het onderste gedeelte van de stroom door de hoofdleiding 2 terecht komen. Een dergelijk uitzakken van zwaardere vaste bestanddelen van het afvalwater kan gunstig worden beïnvloed door turbulentie veroorzakende elementen uit de hoofdleiding 2 te weren en derhalve deze uit te voeren als een buis met een zo glad mogelijke binnenwand en voldoende lengte. Bij een voldoende lengte van het gedeelte 2’ van de hoofdleiding 2 zal de concentratiever-deling van vaste bestanddelen ofwel slib in de verticale richting van de hoofdleiding 2 veranderen van de situatie volgens fig. 3a aan het begin van het leidinggedeelte 2' naar de situatie zoals is weergegeven in fig. 3b. In beide gevallen is op de verticale as de hoogte van de hoofdleiding 2 uitgezet, terwijl op de horizontale as de concentratie aan vaste bestanddelen of rioolslib is uitgezet. Het is te zien, dat in de situatie volgens fig. 3b het bovenste gedeelte van de stroom door de hoofdleiding 2 relatief slibarm is, terwijl het onderste gedeelte van de stroom door de hoofdleiding 2 relatief slibrijk is. Wanneer deze stroom bij de scheidingswand 7 aankomt, zal het relatief slibrijke gedeelte onder de scheidingswand 7 doorstromen en in het gedeelte 2'' van de hoofdleiding 2 terechtkomen, terwijl het relatief slibarme gedeelte van de stroom door de scheidingswand 7 van het andere gedeelte wordt afgescheiden en naar de aftakleiding 4 wordt gevoerd.

In het gedeelte 2'' van de hoofdleiding 2 zal voor dat gedeelte van de stroom dat onder de scheidingswand 7 verder in de hoofdleiding 2 stroomt eenzelfde uitzakkingsproces optreden als in het gedeelte 2' (vgl. fig. 3c en 3d). In het gedeelte 211 kan dit proces worden versterkt door de stroomsnelheid van het afvalwater te beperken, hetgeen reeds geschiedt doordat het debiet door het gedeelte 2’' van de hoofdleiding 2 kleiner is dan door het gedeelte 2', zodat de stroomsnelheid in het gedeelte 2'1 lager zal liggen wanneer de diameter van de hoofdleiding 2 gelijk blijft. Aan het einde van het gedeelte 2'1 van de hoofdleiding 2 is de slibconcen-tratieverdeling volgens fig. 3d ontstaan en vindt door de scheidingswand 8 wederom een scheiding van slibarm en slibrijk water plaats, waarbij het slibarme water naar de lozingsplaats 5 wordt gevoerd via de aftakleidingen 6 en 4, terwijl het slibrijke water door het hoofdleidinggedeelte 21'1 naar de afvalzuiveringsinrichting 3 wordt getransporteerd. Bij de lo-zingsplaats 5 bevat het daar aankomende water derhalve nog slechts dat gedeelte van de oorspronkelijk in de afvalwaterstroom aanwezige vaste stoffen, dat bij de scheidingswanden 7 en 8 in de bovenstroom zweeft.

De stroomsnelheid in het hoofdleidinggedeelte 2'' dient tijdens overstortsituaties beneden een bepaalde kritische waarde te blijven, teneinde een voldoende bezinking van slib te waarborgen. Dit kan worden bereikt door het aanbrengen van een restrictie in de tweede aftakleiding of kortsluitlei-ding 6, zoals bijvoorbeeld door een instelbare schuif 9 in de tweede aftakleiding 6. De weerstand in deze tweede aftakleiding 6 moet daardoor zodanig worden, dat de stroomsnelheid in het hoofdleidinggedeelte 2' ' niet boven een maximumwaarde kan uitkomen. Op deze wijze wordt een optimaal afscheidingsrende-ment tussen slibrijk en slibarm afvalwater bereikt en wordt bewerkstelligd dat op eenvoudige wijze relatief weinig slib met eventuele verontreinigingen daarin op het oppervlaktewater wordt geloosd. Volgens berekeningen kan met het rioolstelsel volgens de uitvinding 80 % van de bezinkbare fractie worden afgescheiden voor toevoer aan de afvalwaterzuiveringsinrich-ting.

In een situatie van droog weer zal de capaciteit van de hoofdleiding 2 en de afvalwaterzuiveringsinrichting 3 groot genoeg zijn om al het afvalwater te verwerken, zodat al het afvalwater met slib daarin onder de scheidingswanden 7 en 8 door zal stromen en door de hoofdleiding 2 naar de afvalwaterzuiveringsinrichting 3 zal worden gevoerd. Door ervoor te zorgen dat in de hoofdleiding 2 en in het bijzonder in het gedeelte 2'' daarvan in drogere situaties een relatief steile waterverhanglijn en derhalve een relatief grote bodemschuif-spanning in de leiding ontstaat, zal het tijdens neerslagsitu-aties in de leiding 2 geaccumuleerde slib opwoelen en worden meegevoerd naar de afvalwaterzuiveringsinrichting 3. Dit kan worden bereikt door de hoofdleiding 2 en in het bijzonder het gedeelte 2'' daarvan relatief sterk te laten dalen, bijvoorbeeld in de orde van grootte van 2 m per km lengte van de leiding. De lengte van het gedeelte 2 *' van de hoofdleiding 2 zal in een normaal geval enige honderden meters bedragen. Overigens dienen de aftakleidingen 4 en 6 bij voorkeur zodanig te worden aangelegd dat zij na afloop van een regenbui onder invloed van de zwaartekracht in de richting van het leidingge-deelte 2''' van de hoofdleiding 2 kunnen leegstromen.

Uit het voorgaande zal duidelijk zijn dat de uitvinding een rioolstelsel verschaft, waarbij de lozing van riool-slib op oppervlaktewater aanzienlijk is beperkt, terwijl dit wordt bereikt zonder mechanische, pneumatische of elektrische onderdelen, terwijl er toch controle is over de stromingscon-dities waaronder het afscheidingsproces zich afspeelt. De uitvinding kan eenvoudig in een bestaand rioolstelsel onder gebruikmaking van reeds aanwezige onderdelen worden geïntegreerd en veroorzaakt derhalve lagere kosten vergeleken met de nu gangbare praktijk. Verder neemt inpassing van de uitvinding in een rioolstelsel weinig ruimte in beslag.

De uitvinding is niet beperkt tot het in de tekening weergegeven en in het voorgaande beschreven uitvoeringsvoor-beeld, dat op verschillende manieren binnen het kader van de uitvinding kan worden gevarieerd. Zo zou de hoofdleiding van het rioolstelsel ook naar een andere plaats dan een afvalwater zuiveringsinrichting kunnen leiden, bijvoorbeeld naar een vloeiveld of een ander soort lozingsplaats, waar meer verontreinigd water mag worden geloosd dan bij de lozingsplaats 5. Verder kan de uitvinding ook worden toegepast in een rioolstelsel voor alleen hemelwater of alleen afvalwater, in plaats van het hiervoor beschreven gemengde rioolstelsel.

Claims (7)

1. Rioolstelsel met vrij verval, voorzien van een naar een afvalzuiveringsinrichting (3) of dergelijke verlopende hoofdleiding (2) en een hierop aansluitende, naar een lo-zingsplaats (5) verlopende aftakleiding, gekenmerkt door ver-deelmiddelen voor het in de hoofdleiding (2), in het gedeelte (2') vóór de aftakleiding, verdelen van een stroom door de hoofdleiding in een relatief slibrijk en slibarm gedeelte; en scheidingsmiddelen (7) voor het van elkaar scheiden van het slibarme en slibrijke gedeelte en het doorvoeren van het slib-rijkere gedeelte door de hoofdleiding (2) en het naar de aftakleiding (4) geleiden van het slibarme gedeelte.

2. Rioolstelsel volgens conclusie 1, waarbij de ver-deelmiddelen zijn voorzien van middelen (2) voor het door zwaartekracht laten zakken van slib in de stroom, terwijl de scheidingsmiddelen (7) zijn ingericht voor het in verticale richting scheiden van de stroom in de hoofdleiding (2).

3. Rioolstelsel volgens conclusie 2, waarbij de ver-deelmiddelen bestaan uit een buis (2) met althans ongeveer gladde binnenwand, terwijl de scheidingsmiddelen zijn voorzien van een op een bepaalde hoogte, in dwarsrichting door de hoofdleiding verlopende scheidingswand (7), waarbij een ruimte boven de scheidingswand met de aftakleiding in verbinding staat.

4. Rioolstelsel volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij een aantal verdeel- (2', 2*1) en scheidingsmiddelen (7, 8) afwisselend achter elkaar is geplaatst.

5. Rioolstelsel volgens conclusie 4, met ten minste twee trappen met een eerste en tweede aftakleiding (4, 6) vanaf de hoofdleiding (2), waarbij de tweede aftakleiding (6) een instelbare restrictie (9) bezit voor het beperken van de maximale stroomsnelheid in het gedeelte (211) van de hoofdleiding (2) tussen de eerste en tweede aftakleiding (4, 6).

6. Rioolstelsel volgens conclusie 5, waarbij de instelbare restrictie (9) uit een vastzetbare schuif of dergelijke bestaat.

7. Rioolstelsel volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de hoofdleiding (2) althans gedeeltelijk rela- tief sterk daalt.