Module C6000 Gemalenbeheer Inhoud 1 Inleiding 3 1.1 Verantwoording 3 1.2 Opstellers en begeleidingscommissie 3 1.3 Leeswijzer 3 2 Gemalen: functie, typen en onderdelen 4 2.1 De plaats van gemalen in rioolstelsels 4 2.1.1 Riolering buitengebied 4 2.1.2 Gemalen bij berg(bezink)bassins 5 2.1.3 Transport tussen bemalingsgebieden 5 2.1.4 Eindgemalen 5 2.1.5 Overstortgemalen 5 2.2 Typen en onderdelen 5 2.2.1 Pompen 5 2.2.2 Pompkelder en pompput 7 2.2.3 Persleiding en appendages 9 2.2.4 Elektrische installatie 11 2.3 Voorbeeldgemaal 12 3 Strategische planvorming 14 3.1 Stap 1: Visie en evaluatie 14 3.1.1 Beheercyclus 14 3.1.2 Bedrijfszekerheid en storingen 15 3.1.3 Correctief en preventief beheer 17 3.1.4 Veiligheid 18 3.1.5 Keuze en combinaties van maatregelen 19 3.2 Stap 2: Doelstellingen 20 3.3 Stap 3: Toetsing 22 3.3.1 Stappen in het toetsingsproces: strategische planvorming 22 3.3.2 Stappen in het toetsingsproces: operationeel beheer 23 3.4 Stap 4: Strategie 24 3.4.1 Bedrijfszekerheid en storingen 24 3.4.2 Preventief beheer 26 3.4.3 Veiligheid: bescherming van werknemers en derden 26 3.5 Stap 5: Middelen 27 3.6 Gemalenbeheersysteem 29 4 Ontwerp en dimensionering 30 5 Operationeel gemalenbeheer 34 5.1 Onderzoeksactiviteiten 34 5.1.1 Inventarisatie 35 5.1.2 Inspectie 37 5.1.3 Capaciteitsmetingen 38 5.1.4 Storingssignalering, -analyse en -afhandeling 40 Gemalenbeheer C6000 Leidraad Riolering 1
5.1.5 Klachten 41 5.1.6 Herberekeningen 42 5.1.7 Verordeningen en vergunningen 42 5.2 Onderhoud en reparatie 42 5.3 Renovatie en vervanging 46 6 Veiligheid 49 6.1 Het begrip veiligheid 49 6.1.1 Het Veiligheids- & Gezondheidsplan (V&G-plan) 49 6.1.2 Gevaren en risico s gemalen 50 6.1.3 Kosten voor veiligheid in relatie tot uitbesteding 50 6.1.4 Maatregelen 50 6.2 Risico-inventarisatie en -evaluatie (RI&E) voor gemalen 53 6.3 Arbozorg 53 6.4 Veiligheidsvoorschriften en werkvergunning 54 6.4.1 Valgevaar, aanrijdgevaar, veiligheid voor derden 55 6.4.2 Werken in besloten ruimten 56 6.4.3 Biologische agentia 59 6.4.4 Arbeidsmiddelen (onderhoud aan pompen en gemalen) 60 6.4.5 Veiligheidsvoorschriften voor bezoeken aan gemalen 60 Literatuur 62 Trefwoorden 63 Bijlage 1 Begrippenlijst 67 Bijlage 2 Toelichting op doelen, functionele eisen, maatstaven en meetmethoden 71 Bijlage 3 Mogelijke beheermaatregelen 75 Bijlage 4 Storingen en oorzaken 77 Bijlage 5 Arbowetgeving en beleidsregels 78 Bijlage 6 Voorbeeld kostenanalyses 82 Bijlage 7 Voorbeeld onderhoudscontact 86 Bijlage 8 Voorbeeld samenvatting risico-inventarisatie en -evaluatie (RI&E) 90 Bijlage 9 Voorbeeld inventarisatielijst basisgegevens 91 Bijlage 10 Voorbeeld checklists onderhoud 93 Bijlage 11 Voorbeeld gedragsregels 98 Bijlage 12 Voorbeeld werkvergunning 100 Leidraad Riolering C6000 Gemalenbeheer 2
1 Inleiding 1.1 Verantwoording Aanleiding In het vlakke Nederland zijn relatief veel rioolgemalen nodig. Aanleg en beheer daarvan bepalen een aanzienlijk deel van de rioleringskosten. Ondanks de behoefte ontbreken algemeen geaccepteerde richtlijnen voor planvorming, onderhoud en overig beheer van gemalen vrijwel. Doel Deze module helpt u uw gemalenbeheer gestalte te geven; zowel op strategisch als op operationeel niveau. Voor de direct betrokkenen bij het operationeel beheer en onderhoud van gemalen beoogt de module een praktische leidraad te zijn met concrete aanwijzingen. Ook leidinggevenden die op strategisch niveau inhoud geven aan het beleid voor het beheer en onderhoud van gemalen, kunnen deze module als leidraad gebruiken. Aanpak De module benadert gemalen als onderdeel van een riolering, met aandacht voor de interactie met (aanvoer)riolen en persleidingen. Voor de concrete beheervraagstukken beperkt de module zich tot het eigenlijke gemaal. Veelvoorkomende situaties zijn met een gemiddeld voorbeeldgemaal toegelicht. 1.2 Opstellers en begeleidingscommissie Ir. Ewald Oude Luttikhuis en ir. Ed Wesenaar van Syncera Water hebben de module opgesteld. Bij de start van het project is een workshop georganiseerd. Daarin gaven professionals aan, waar volgens hen in deze module de nadruk op zou moeten liggen. Vooral de onderwerpen veiligheid, bedrijfszekerheid en implementatie van preventief beheer bleken actueel en weerbarstig. In vervolgfasen hebben verschillende ervaringsdeskundigen hun inbreng geleverd. Aan hoofdstuk 6 heeft Rinus Cappetijn van ArboNed NV een belangrijke bijdrage geleverd. De begeleidingscommissie bestond uit: Sander Geenen Gemeente Rotterdam, voorzitter Michiel Geise ITT Flygt BV Jan Kranendonk Gemeente Rotterdam Eef Spekman Gemeente s-hertogenbosch Enrico van den Bogaard Stichting RIONED 1.3 Leeswijzer Met de leeswijzer bepaalt u zelf welk hoofdstuk voor uw werk relevant is. Hoofdstuk 2 inventariseert de functie van gemalen en de verschillende typen en onderdelen. Hoofdstuk 3 gaat over de strategische aspecten van (planvorming voor) gemalenbeheer. Dit hoofdstuk is vooral gericht op beleidsmedewerkers en management. Hoofdstuk 4 behandelt de theorie achter het ontwerp en berekeningen. Dit hoofdstuk is bedoeld voor specialisten. Hoofdstuk 5 gaat over de organisatie van het operationele beheer en is bedoeld voor de gemaalbeheerders. Hoofdstuk 6 zet de aspecten rondom veiligheid en arbeidsomstandigheden op een rij, aanvullend op de informatie in elk hoofdstuk. Gemalenbeheer C6000 Leidraad Riolering 3
2 Gemalen: functie, typen en onderdelen 2.1 De plaats van gemalen in rioolstelsels Een gemaal is een inrichting voor het verpompen van afvalwater. In het gebruik is onderscheid te maken tussen: 1 riolering buitengebied; 2 gemalen bij berg(bezink)bassins; 3 transport tussen bemalingsgebieden; 4eindgemalen; 5 overstortgemalen. De volgende subparagrafen gaan hier nader op in. 2.1.1 Riolering buitengebied Afvalwater van panden in het buitengebied ver van de vrijvervalstelsels, kan niet onder vrijverval afvoeren naar die stelsels. Dan wordt vaak mechanische riolering gebruikt. Bij drukriolering wordt het afvalwater met vrijvervalleidingen verzameld in een pompput of buffer-unit. Sluit om kosten te besparen, waar mogelijk meerdere panden op één pompput aan. Bij een bepaald waterniveau slaat de pomp aan en wordt het afvalwater via een aansluitleiding in de (verzamel)persleiding geperst. Deze persleiding mondt vaak uit in een put van het vrijvervalstelsel (met het risico van betonaantasting door zwavelzuurvorming). Als meerdere gemalen tegelijk werken en ze gebruiken dezelfde persleiding/drukriolering, beïnvloeden zij elkaar omdat de gemalen bij het verpompen meer weerstand ondervinden. Bij dimensionering van de drukriolering kunt u daarmee rekening houden. Waar nodig kiest u voor een grotere diameter van de persleiding of zwaardere pompen. Het hoofdprincipe blijft dat 95 procent van de tijd slechts één of enkele pompjes gelijktijdig werken, afhankelijk van het aantal en de omvang van de aansluitingen. Dit komt door het geringe afvalwateraanbod per pomp. Situaties waarbij drukriolering in beeld komt: verspreide bebouwing, waarbij aanleg van vrijvervalriolering kostbaar is; watergangen tussen weg en woningen (komen in poldergebieden veel voor); hoogteverschil tussen weg en panden, zoals bij bebouwing onderaan een dijk of kade; eenvoudiger inpasbaarheid op particulier terrein vergeleken met de rechte tracés voor vrijvervalriolering. Vacuümriolering Bij vacuümriolering transporteert onderdruk in de leidingen het afvalwater. Een vacuümpompstation zorgt voor onderdruk in de transportleiding. In plaats van een pompstation wordt bij de panden een bufferput met afzuigleiding geplaatst. Vacuümriolering is in het verleden regelmatig toegepast. De voor- en nadelen van de verschillende systemen vindt u module B2000. Informatie over IBA s (welke kunnen worden toegepast als de rioleringslengten te groot worden) vindt u in module B4000. Luchtpersriool Voor afvoer van afvalwater uit het buitengebied is de afgelopen jaren ook het luchtpersriool weer in beeld gekomen. Een compressor realiseert in een centrale persleiding een hogere luchtdruk. Ook bij het luchtpersriool worden bij de panden bufferputten geplaatst. Hierin zitten twee kamers. De huisaansluiting is op de bovenste kamer aangesloten. Vervolgens wordt de onderste kamer gevuld. Daarna wordt één klep gesloten en de onderste kamer door de persdruk met lucht leeggeblazen. Leidraad Riolering C6000 Gemalenbeheer 4
2.1.2 Gemalen bij berg(bezink)bassins De afgelopen tien jaar zijn op veel plaatsen nabij overstorten randvoorzieningen gerealiseerd, zoals bergbezinkbassins, bergbezinkleidingen en bergingsbassins. Als deze voorzieningen gevuld zijn, wacht u met lediging tot u het rioolstelsel grotendeels hebt leeggepompt. Daarmee gaat u vervuiling van de riolering benedenstrooms van het lozingspunt tegen. U gebruikt ledigingsgemalen. Alleen bij voldoende hoogteverschillen is lediging onder vrijverval mogelijk. Spoelpompen voorkomen dat vuil in de bassins achterblijft. 2.1.3 Transport tussen bemalingsgebieden In Nederland zou transport onder vrijverval zonder gemalen betekenen dat riolering op het laagste punt meters onder maaiveld moet worden aangelegd om een minimaal afschot te garanderen. Dit komt door de kleine (weg)hoogteverschillen in het stedelijk gebied. Daarom ontstonden in het verleden meerdere bemalingsgebieden. Per bemalingsgebied wordt minimaal één gemaal gebruikt voor lediging van de riolering en transport naar een volgend bemalingsgebied. 2.1.4 Eindgemalen Uiteindelijk komt al het afvalwater (voorzover het niet weglekt of tot overstorting komt op het oppervlaktewater) bij de rwzi terecht. Soms onder vrijverval, maar meestal wordt een (eind)gemaal gebruikt. Dit eindgemaal perst het afvalwater via een persleiding(stelsel) naar de ontvangkelder op de rwzi. 2.1.5 Overstortgemalen Om wateroverlast te voorkomen, verpompt dit type gemalen het water uit het rioolstelsel naar het oppervlaktewater en dus niet naar de zuiveringsinstallatie. Dit kan niet onder vrijverval, omdat het oppervlaktewaterpeil te hoog is. Vaak pompen deze gemalen het water over een dijk. Omdat ze weinig voorkomen, besteedt deze module verder geen aandacht aan overstortgemalen. 2.2 Typen en onderdelen De vijzel is het oudste type gemaal dat in rioolstelsels is toegepast. Een vijzel is alleen geschikt als u grote hoeveelheden water over korte afstand omhoog moet brengen. In rioolstelsels worden bijna nooit vijzels gebruikt. Meestal moet u het rioolwater in een rioolstelsel over grotere afstand verpompen. Bovendien geeft een vijzel meer kans op stankoverlast. In deze module blijft de vijzel verder dan ook buiten beschouwing. Dat geldt ook voor boostergemalen, omdat deze nog beperkt worden toegepast. 2.2.1 Pompen Bijna alle pompen in de huidige rioolstelsels zijn centrifugaalpompen. De snel ronddraaiende waaier geeft het water een draaiende beweging. De op de vloeistof werkende centrifugaalkracht zorgt ervoor dat de vloeistof in het pomphuis stroomt. Daar wordt de kinetische (snelheids)energie omgezet in persdruk. Een combinatie van motorvermogen, waaiertype en vorm van het pomphuis bepaalt globaal de prestaties van pompen. Zie ook recente literatuur (Z. Czarnota, 2004). Hoofdtypen waaiers De verschillende hoofdtypen waaiers zijn: kanaalwaaiers; wervelradwaaiers (teruggetrokken waaiers); versnijdende waaiers; schroefcentrifugaalwaaiers. Welke waaier u kiest, bepaalt u met name door de verwachte vervuiling van het afvalwater, de capaciteit en de opvoerhoogte. Gemalenbeheer C6000 Leidraad Riolering 5
Kanaalwaaiers Hierbij 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 procent bij grote pompen. Wervelradwaaiers Een wervelradwaaier is zoveel mogelijk uit de vloeistofstroom teruggetrokken. Hierdoor ontstaat een vrije doorstroming en kan het vuil ongehinderd passeren. Bij deze pompen treden dan ook weinig verstoppingen op. Maar het rendement is wel een stuk lager dan bij de kanaalwaaierpompen: maximaal zestig procent. Versnijdende waaiers De versnijdende waaiers versnijden het vuil dat de vloeistofstroom meevoert. Deze waaiers vragen meer onderhoud en het rendement van de pompen is klein. Versnijdende waaiers worden vooral bij drukriolering toegepast. Schroefcentrifugaalwaaiers Dit type waaiers heeft een grote vrije doorlaat en een redelijk tot gunstig rendement: tot ongeveer tachtig procent. Door een steile pompcurve zijn de pompen niet gevoelig voor verstoppingen. Deze pomp is met name geschikt voor hoge volumestromen bij kleine opvoerhoogten. Dit laat zich goed combineren met een steile pompcurve. De genoemde waaierindeling is slechts globaal. Om een goede keuze te maken, kunt u het best overleggen met de fabrikant en/of leverancier. Deze geeft een garantie af dat de combinatie van pomp en waaier geschikt is voor afvoer van afvalwater bij de gegeven omstandigheden. In tabel 2.1 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 2.1 Karakteristieken van de verschillende waaiertypen Type waaier Toepassingsgebied Pompcapaciteit (m 3 /h) Opvoerhoogte (m) Rendement (%) Kanaalwaaier Grote doorlaat, geschikt 20-700 5-50 50-85 voor vaste en vezelige stoffen Wervelradwaaier Weinig slijtage en 2-200 2-30 30-60 (vortex) verstoppingen, toepasbaar bij vezelig en grof/ruw materiaal, textiel en plastic Versnijdende waaier Vaste stoffen, 20-500 4-70 40-60 veel onderhoud Drukriolering 2-30 4-70 30-40 Schroefcentrifugaal- Redelijk grote doorlaat, 180-700 10-40 60-80 waaier steile pompcurve, niet verstoppingsgevoelig, toepasbaar bij vezelige stoffen Leidraad Riolering C6000 Gemalenbeheer 6
Natte en droge opstelling Pompen kennen ook onderscheid tussen een droge en 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. De dompelpomp staat 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 m 3 /h) kennen meestal een natte opstelling. Een bovenbouw is niet nodig; alleen de schakelkast wordt bovenop of nabij de pompput geplaatst. Met uitzondering van drukriolering (huisaansluitingen) is meestal een reservepomp in de pompput aanwezig. 2.2.2 Pompkelder en pompput De inrichting van de pompput en/of pompkelder is onder andere afhankelijk van de keuze voor een natte of droge pompopstelling. Natte opstelling Kleine pompputten zijn meestal van beton. Ook andere materialen, zoals glasvezelversterkt polyester (GVK), polyetheen (PE) en polyvinylchloride (PVC) komen voor. Voer altijd een controleberekening uit om te controleren dat de put niet kan opdrijven. Om opdrijving tegen te gaan, kunt u kiezen voor een put met oren ; deze heeft een bodemplaat die breder is dan de put zelf. Daardoor wordt de massa van de pompput groter en blijft de put, mede door de gronddruk, op zijn plaats. In figuur 2.1 ziet u een natte pompopstelling. Elektrische voeding Figuur 2.1 Natte pompopstelling Waterniveau Pomp + motor Terugslagklep De doorsnede van een pompput is afhankelijk van de hoeveelheid ruimte die u nodig hebt voor de pompen, persleidingen en appendages. Hierbij speelt ook de berekening van de schakelfrequentie een rol (zie hoofdstuk 4). De diepte van de pompput is afhankelijk van: het laagstinkomende riool; de opstelling van de pomp; de aangeboden hoeveelheid water. In betonnen pompputten wordt onderin de put aan de randen een uitvulling (stroomprofiel) gemaakt om ophoping van vuil tegen te gaan. In figuur 2.2 ziet u een natte pompopstelling in bedrijf. Gemalenbeheer C6000 Leidraad Riolering 7
Het volledige document is beschikbaar voor begunstigers. Dit document is volledig beschikbaar voor begunstigers van Stichting RIONED. Als uw organisatie begunstiger is, kunt u inloggen via http://www.riool.net/login. Vervolgens kunt u dit document volledig bekijken door hier te klikken. Meer informatie over het begunstigerschap van Stichting RIONED kunt u vinden op http://www.riool.net/-/info-over-begunstigerschap.