“De winter van 1831-1832 was zacht, de lente niet warm en de algemene gezondheidstoestand zeer goed. Daar viel als de bliksem uit den wolkenloozen hemel de geesel der cholera in het zeedorp, op den 24 Juni 1832.[…] De cholera is te Scheveningen; doch hoe komt zij daar?”[1]

Dat was de grote vraag en niemand kende het antwoord.
De dodelijke ziekte kwam oorspronkelijk alleen voor in India, in de delta van de Ganges. Maar vanaf 1817 had ‘Cholera Asiatica’ zich over de wereld verspreid. In 1830 bereikten de besmettingen Europa. Na Scheveningen trof de epidemie heel Nederland; het dodental steeg razendsnel.[2]  

De paniek was enorm, omdat de ziekte in ijzingwekkend tempo toesloeg. Mensen die ’s ochtends nog blaakten van gezondheid konden ’s avonds met een compleet verwoest lichaam zijn bezweken. Minstens zo angstaanjagend was het gegeven dat de ziekte overal tegelijkertijd opdook, zonder dat mensen in elkaars buurt waren geweest. Algehele onzekerheid was het gevolg en er circuleerden de meest uiteenlopende theorieën over oorzaken en remedies. 

Verspreiding van cholera over de wereld tussen 1817 tot oktober 1831. (bron: Universiteitsbibliotheek Leiden)

 

Cholera in een tram in Hamburg, eind 19e eeuw. (bron: privé collectie)

 

Op basis van ‘cholerakaarten’ (stadsplattegronden waarin sterftegevallen waren ingetekend) ontwikkelde de Londense arts John Snow als eerste een theorie waarin hij beweerde dat een ‘germ’ de oorzaak van cholera moest zijn en via besmet water verspreid werd.[3] Toch bleef het idee dat kwalijke dampen (miasma’s) cholera en andere ziektes veroorzaakten nog lang overeind. Pas aan het einde van de 19e eeuw kwam vast te staan dat een bacterie (Vibrio cholerae) de ziekteverwekker was.[4]

Hygiëne door ingenieurs

Statistiek, een nieuw vak, toonde verbanden aan tussen hygiënische wantoestanden en hoge sterfte- en ziektecijfers. Artsen (hygiënisten) bepleitten een grote schoonmaak van de vervuilde en overbevolkte industriesteden en deden aanbevelingen voor technische oplossingen.[5] Aanvoer van schoon water en – daarvan gescheiden – afvoer van uitwerpselen en afval speelden hierbij een hoofdrol. Samen met ‘leidingen, buizen, pompen, stoomgemalen, vuilniskarren, composteerprocédé’s, tonnen en filtreerapparatuur’.[6] Nu verschenen ingenieurs op het hygiënepodium. Zij omarmden de gezondheidsleer en bedachten sanitaire voorzieningen en systemen: infrastructuur. Het opmerkelijke in Nederland was dat alle steden daarbij hun eigen aanpak kozen.[7]

De – intussen gemeentelijke – duinwaterleiding van Amsterdam in 1901 bij het Sprenkel kanaal. (bron: Stadsarchief Amsterdam/ Archief van de Dienst Riolering en Waterhuishouding Amsterdam)

 Johan van Hasselt en Amsterdams Duinwater

Kort nadat Johan van Hasselt en Jacobus de Koning hun ingenieursbureau hadden opgericht, werd Van Hasselt ook hoofdingenieur bij het eerste waterleidingbedrijf in Nederland, de Amsterdamse Duinwater Maatschappij.[8] Hij was in 1888 met deze ‘bijbaan’ begonnen om zo ‘in de gelegenheid te zijn voor zijn bureau nadere verbindingen aan te knoopen’.[9] Maar al gauw bleek dat Van Hasselt er al zijn tijd aan moest besteden. In 1893 verliet hij het bureau – zeer tegen zijn zin. 

Het beoogde commercieel effect van zijn waterleiding-functie bleef bescheiden, getuige de projectenlijst uit 1905 waarin welgeteld 7 opdrachten op het gebied van waterleidingen en drinkwatervoorzieningen voorkomen, op een totaal van 121.[10] Naast drinkwaterprojecten maakte J. van Hasselt en De Koning vanaf 1894 ook rapporten en plannen voor rioleringen. Aan het einde van de eeuw was in de westerse wereld de afvoer van fecaliën via riolering ‘big business’ geworden, zowel voor stadsbesturen als ingenieursbureaus.[11]

Net aangelegde persleiding van Amsterdam naar de Zuiderzee, ca 1911. Afvalwater zo ver mogelijk buiten de stad lozen was het devies. (bron: Stadsarchief Amsterdam/Gustaaf Oosterhuis)

De rioleringen van Dwars, Heederik en Verhey

Het bureau Dwars, Heederik en Verhey adviseerde vanaf 1919 over rioleringen onder de vlag van het door hen gestichte en geleide Technisch Adviesbureau (TAB) voor de Vereniging van Nederlandse Gemeenten (VNG). De benodigde kennis had Bastiaan Verhey op een studiereis naar Engeland opgedaan, maar de echte expert en hoofdpersoon in de ontwikkeling van rioleringen was Adriaan Dwars.[12] Eind 1941 had het bureau maar liefst 94 adviezen uitgebracht aan gemeenten: een kwart van alle door hen uitgevoerde TAB-opdrachten. Na ‘rioleeringsplannen’ volgden plannen voor duikers; controle-, inspectie- en overstortputten; persleidingen en het bedenken van installatieoplossingen zodat een gemaal volautomatisch kon functioneren.[13] Het was een fantastische business met enorm groeipotentieel, zowel in aantallen (gemeentes) als op het vlak van technologische ontwikkelingen. Hierin bleken – wederom – bacteriën de drijvende kracht, alleen zorgden ze nu niet voor besmetting, maar voor schoonmaak.

Ir. A.W.C. Dwars, mede-oprichter van Dwars, Groothoff en Verhey, was tussen 1919 en 1933 verantwoordelijk voor rioleringsprojecten van het bureau. (bron: bedrijfsarchief Royal HaskoningDHV)

Bacteriën worden vlokken

Na experimenten met verschillende methoden om afvalwater te zuiveren, ontstond eind 19e eeuw het idee dat ‘organismen’ hiervoor op een natuurlijke manier konden zorgen.[14] In 1913 kregen twee Engelse scheikundigen het in een laboratorium voor elkaar om kleine vlokken in afvalwater te laten ontstaan nadat ze het water een tijdje hadden belucht. Zuurstofbelletjes brachten het proces op gang. De bacteriën in vlokvorm (activated sludge of ‘geactiveerd slijk’) bezonken en wat resteerde was gezuiverd afvalwater.[15]

Dit actief-slib-proces werd de kern van een zuiveringsmethode die in korte tijd en wereldwijd razend populair zou worden. In 1938 blikte men in de Verenigde Staten terug op de eerste kwart eeuw: “This astounding growth […] is unparalleled in the history of sewage treatment, and must be ascribed to the fact that the activated sludge process is in harmony with the speed and science of modern life. Sewage treatment works in our modern cities […] must be free from odor, occupy limited area and be amenable to scientific control”.[16]

Rioolwaterzuiveringsinrichting in Heiloo met een rioolgemaal, een voorbezinkingstank, een beluchtingstank, een nabezinkingstank, slibvelden, bezinkvijvers en bergingsvijvers. ‘Tewerkgestelde werkloozen’ hadden eerst 10.000 meter rioolbuis aangelegd, ca. 1937. (bron: bedrijfsarchief Royal HaskoningDHV) 

Pasveer’s oxidatiesloot

In Nederland hadden alle aangelegde buizenstelsels en rioolgemalen aan het begin van de 20e eeuw vooral voor het verplaatsen van het vervuilingsprobleem gezorgd. Riolen van de grotere steden loosden nauwelijks meer lokaal – in grachten – maar deden dat intussen via kilometerslange persleidingen in zee en in grote rivieren.[17] Buiten de steden kwam afvalwater van huishoudens en fabrieken in sloten terecht. Die werden steeds viezer en gingen steeds meer stinken, vooral vanwege de toenemende vervuiling door de industrie.

Echter, afvalwaterzuiveringsinstallaties waren kostbaar. Daarom bedacht landbouwkundig ingenieur Aale Pasveer (1909-2001)[18] in 1954 een simpele en betaalbare oplossing: de oxidatiesloot. Het hele zuiveringsproces werkte volgens het actief-slib-principe en gebeurde in één en dezelfde compacte aangelegde sloot. Een rotor bracht het water in beweging, zorgde voor beluchting en mengde het actieve slib door het rioolwater. Zodra de rotor stopte, zakte het slib naar de bodem en kon – na een paar dagen – het gezuiverde water worden afgevoerd. 
Pasveer’s oplossing maakte de vroeger noodzakelijke voorbezinktank, slibvergisting en nabezinktank overbodig. Zijn vinding bleek een uitkomst voor kleine gemeenten, die vanaf dat moment op een veel goedkopere manier afvalwater konden zuiveren. De kleine afvalwaterzuiveringsinstallaties werden al snel overal gerealiseerd. Ook DHV ontwikkelde een hele serie van deze Pasveersloten.[19]

Aale Pasveer in het laboratorium bij TNO, waar hij werkte op de afdeling Water, Bodem en Lucht van het Instituut voor gezondheidstechniek. (bron: TNO)

Pasveersloot met vervuild water in 1954. Links de omkaste rotor, op de achtergrond een bedieningsgebouwtje. (bron: bedrijfsarchief Royal HaskoningDHV)

DHV vindt de Carrousel uit

Aan de voordelige Pasveersloten kleefde een nadeel: omdat ze ‘by design’ ondiep waren, was voor een grote zuiveringscapaciteit heel veel extra ruimte nodig. De oplossing voor dit schaalprobleem kwam van DHV-ingenieur R.J. Klein. Zijn zoektocht begon piepklein: “De eerste experimenten werden uitgevoerd in een keukenteil, waarin in de lengterichting een schot was geplaatst en aan een kopzijde van het schot een puntbeluchtertje geknipt uit blik, aangedreven door een speelgoedmotortje.” Na een reeks proeven had hij de verbetering van de Pasveersloot te pakken, die de Carrousel® werd gedoopt.[20]

De door DHV gepatenteerde oplossing werd een groot succes, mede vanwege de in 1971 ingevoerde Wet Verontreiniging Oppervlaktewater. Die verplichtte industrie en overheden om afvalwater te zuiveren. Niet langer was gezondheid van mensen het enige doel van afvalwaterzuivering, ook ecosystemen moesten voortaan gezond blijven.[21]

Vanaf de allereerste Carrousel in Oosterwolde in 1968 werden tot 1993 wereldwijd 650 Carrousel-installaties gebouwd. Om de eigen onafhankelijkheid als raadgevend adviesbureau te bewaren, verkochten andere partijen het product en betaalden royalties aan DHV.[22]

Ir. Dick Theunissen bij een stalen model van de Carrousel (5 meter lang, 1,2 meter breed en 0,4 meter diep). Voor modelonderzoek was tussen de garderobe en de tekenzaal van het nieuwe kantoor in Amersfoort een speciale ruimte gereserveerd, ca 1971. (bron: bedrijfsarchief Royal HaskoningDHV)

De zuiverende korrel

Terwijl DHV nog volop bezig was met de ontwikkeling en realisatie van nieuwe generaties van zijn Carrousel-installatie, deed milieubiotechnoloog Mark van Loosdrecht (1959) in zijn laboratorium een opzienbarende vondst. Midden jaren negentig ontwierp hij samen met zijn onderzoeksteam van de Technische Universiteit Delft een proces waarbij verschillende soorten bacteriën in afvalwater niet meer vlokvormig (en langzaam) neerdwarrelden, maar in korrelvorm (en snel), zonder dat hiervoor een extra materiaal nodig was. Sterker nog: de korrels vormden zelf een nieuw materiaal, een bioplastic. En dat met minder energieverbruik.

Links de vlok, rechts de korrel. Met een totaal andere configuratie van gelijke bestanddelen. In de korrel worden de bacteriën omringd door een nieuw materiaal: een gelvormend biopolymeer (‘bioplastic’). (bron: Winkler et al., "Microbial diversity differences", Appl Microbiol Biotechnol 97 (2013), 7447–7458)

Van Loosdrecht’s vondst luidde – bijna 80 jaar na de ontdekking van het actief-slib-proces – de volgende doorbraak op het gebied van afvalwaterzuivering in. Hij zocht contact met het bedrijfsleven om het bacteriële zuiveringsproces met korrels door te ontwikkelen tot een voor de markt geschikte toepassing. Na een kleine omzwerving kwam hij terecht bij Helle van der Roest, specialist op het gebied van afvalwatertechnologie van DHV. In 1999 formaliseerden het ingenieursbureau en de Technische Universiteit hun samenwerking.[23]

Ontwikkeling van Nereda

Tussen 1996 en 2002 volgde eerst een reeks kleinschalige experimenten met installaties voor respectievelijk gemeentelijk en industrieel afvalwater. In 2005 werd de eerste volledig functionerende industriële afvalwaterzuiveringsinstallatie gebaseerd op de ‘Nereda®-technologie’[24] in gebruik genomen. 

Het was de kunst om tempo te houden in een door afschrijvingstermijnen van installaties bepaalde en daarom trage markt. Dit bleek mogelijk door een vernuftige samenwerking van DHV, STOWA (Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer), TU Delft en zes waterschappen. Zij gingen in 2007 een publiek private samenwerking aan met een looptijd van 10 jaar.[25] Waterschappen die rond 2010 een installatie zouden gaan vervangen, mochten instappen, wat zorgde voor een directe beschikbaarheid van proefomgevingen voor het nodige onderzoek en voor snelheid bij adoptie van de experimentele technologie.[26] De rioolwaterzuivering in Epe van Waterschap Vallei en Veluwe, in 2012 in gebruik genomen, is de eerste in Nederland met een volledige Nereda-installatie voor huishoudelijk afvalwater.[27]


Afvalwaterzuivering in drie stappen: bij de bacteriële zuivering met korrels vinden de fases van het zuiveringsproces na elkaar plaats in dezelfde reactortank, die periodiek gevuld en geleegd wordt. De hele zuivering duurt drie uur.
(bron: bedrijfsarchief Royal HaskoningDHV)

Eerste demonstratie op volle schaal van Nereda voor gemeentelijke afvalwaterzuivering in Gansbaai, Zuid-Afrika 2009. (bron: bedrijfsarchief Royal HaskoningDHV)

Duurzame innovatie

Vanaf dat moment maakt Nereda een enorme vlucht. De installaties zijn goedkoper en werken sneller en energie-efficiënter dan traditionele systemen en ze hebben veel minder ruimte nodig. Het eerste is voor de waterschappen een voordeel, het tweede wordt gewaardeerd door provincies, verantwoordelijk voor ruimtelijke ontwikkeling in Nederland. Bovendien is de technologie ook geschikt om bestaande installaties te moderniseren. Wereldwijd zijn intussen meer dan 41 Nereda-installaties in bedrijf in 19 landen.[28]

Voor zijn bijdrage aan en vernieuwing van methoden van afvalwaterzuivering en de ontwikkeling van de Nereda-technologie kreeg prof. dr. ir. Mark van Loosdrecht een aantal prestigieuze wetenschappelijke onderscheidingen.[29] De waterexperts van Royal HaskoningDHV staan met hun vernuftige toepassingen van deze ‘breakthrough technology of the decade’[30] op de schouders van de wetenschap én op die van hun voorgangers. Want anders dan ooit Van Hasselt en Dwars, zorgen ingenieurs, biotechnologen en softwareontwikkelaars nu samen voor schoon water. Op een manier die veiliger, milieuvriendelijker en duurzamer is dan ooit tevoren. 

 

 

Over dit project

In oktober 2021 bestaat Royal HaskoningDHV 140 jaar. We vieren dat met de publicatie van een reeks gedenkwaardige verhalen over belangrijke momenten in de geschiedenis van onze organisatie. We zijn trots op deze verhalen en delen ze graag met een zo breed mogelijk publiek. Tussen januari en oktober 2021 publiceren we iedere maand een nieuw verhaal.