A remoção de areia depende de mais do que apenas permitir que a areia assente. A câmara deve fornecer condições hidráulicas adequadas para as partículas alvo, limitando ao mesmo tempo a quantidade de material orgânico coletado com elas.
As câmaras de fluxo horizontal e de areia aerada conseguem isso de diferentes maneiras. Seus parâmetros de projeto devem ser selecionados para o processo específico, em vez de copiados de um único conjunto de dimensões padrão.
Os valores abaixo incluem referências preliminares de orientações de engenharia comumente usadas e informações originais do projeto. Não são especificações universais. Confirme os valores finais em relação ao padrão de projeto aplicável e à documentação do equipamento selecionado.
Câmara de areia de fluxo horizontal
Numa câmara de fluxo horizontal, as águas residuais movem-se através de um canal a uma velocidade controlada. O projeto deve permitir que as partículas de areia alvo se assentem antes que a água chegue à saída.
Velocidade de fluxo
A referência do projeto original fornece uma faixa de velocidade de 0,15–0,30 m/s. Outras orientações de engenharia geralmente usam aproximadamente 0,3 m/s como velocidade alvo, com faixas de projeto publicadas variando de acordo com o método e o tamanho da partícula alvo.
Se a velocidade for muito alta, algum grão passará pela câmara. Se for muito baixo, os sólidos orgânicos podem assentar com a areia.
O canal e a estrutura de controle de fluxo devem, portanto, ser projetados para manter condições adequadas em toda a faixa de fluxo esperada. Não se deve presumir que um único valor de velocidade funcione igualmente bem tanto no fluxo mínimo quanto no pico.
Tempo de retenção hidráulica
A referência original especifica 30–60 segundos no fluxo máximo. Outras orientações de projeto geralmente usam de 45 a 90 segundos, com aproximadamente 60 segundos como referência típica.
O tempo de retenção apropriado depende do tamanho da partícula alvo, das características de sedimentação, das dimensões do canal e das condições de entrada e saída. O curto-circuito pode reduzir o desempenho real da separação, mesmo quando o tempo de retenção nominal parece adequado.
Profundidade da água e largura do canal
A referência original especifica:
Profundidade efetiva da água de até 1,2 m, normalmente 0,25–1,0 m.
Largura mínima do canal de 0,6 m.
Estas são dimensões de referência e não requisitos para cada instalação. As dimensões finais devem acomodar o fluxo de projeto, o número de canais, os arranjos de controle de fluxo e o equipamento de remoção de areia selecionado.
Distribuição de entrada e fluxo
A entrada deve distribuir as águas residuais uniformemente pelo canal. Quando necessário, medidas de dissipação de energia e de endireitamento de fluxo podem reduzir a turbulência e melhorar o fluxo de aproximação.
O fluxo irregular cria áreas onde a areia pode ser transportada através da câmara ou onde se formam depósitos excessivos. A seção de saída e controle de fluxo também precisa ser considerada no cálculo do comprimento efetivo de assentamento.
Inclinação inferior e coleta de areia
A referência original fornece uma inclinação inferior de 0,01–0,02. A inclinação real depende do arranjo de coleta e de como a areia é removida.
Uma tremonha ou calha de coleta deve direcionar o material depositado para o ponto de remoção. Se for utilizado um raspador, transportador ou outro sistema mecânico, a geometria do fundo deverá corresponder aos requisitos do equipamento.
Câmara de areia aerada
Uma câmara de areia aerada usa ar para produzir um padrão de fluxo em espiral ou rolante. A circulação ajuda a sedimentar o grão, mantendo em suspensão grande parte do material orgânico mais leve.
Dimensões do tanque e tempo de retenção
A referência original fornece a seguinte orientação dimensional:
Profundidade efetiva da água: 2–3 m.
Relação largura/profundidade: aproximadamente 1:1 a 2:1.
Relação comprimento/largura: até 5:1.
Estas proporções devem ser tratadas como orientação preliminar do projeto. As referências publicadas utilizam diferentes faixas dimensionais, dependendo da configuração do tanque e do método de projeto.
O intervalo de tempo de retenção original é de 1–3 minutos com fluxo máximo. A orientação da EPA dos EUA descreve aproximadamente 2 a 5 minutos como um intervalo típico para câmaras de areia aeradas, com o valor final dependendo do desempenho de separação necessário e das condições hidráulicas.
O projetista deve verificar o tempo de retenção na vazão de projeto especificada e confirmar se a geometria do tanque fornece circulação adequada.
Fornecimento e circulação de ar
O ar é normalmente introduzido através de difusores instalados ao longo de um lado do tanque. O fluxo de rolamento resultante ajuda a manter os sólidos mais leves em suspensão, ao mesmo tempo que permite a sedimentação de grãos mais densos.
A referência original especifica uma velocidade de vórtice de 0,25–0,30 m/s e uma velocidade de fluxo horizontal de 0,06–0,12 m/s. Esses valores devem ser confirmados em relação ao método de projeto específico antes do uso. Os termos podem referir-se a diferentes componentes do fluxo e não devem ser tratados como intercambiáveis.
O valor original do fornecimento de ar é de 0,2 m³ de ar por m³ de águas residuais. Isto não deve ser usado como um valor geral de projeto sem verificar a fonte original e suas unidades. As orientações de engenharia geralmente especificam a aeração em relação ao comprimento do tanque ou determinam o fornecimento necessário a partir da geometria do tanque e das condições operacionais.
O suprimento de ar deve ser ajustável. Muito ar pode reduzir a captura de areia, enquanto a aeração insuficiente pode permitir que material orgânico excessivo se assente com a areia.
Posição do difusor
A referência original coloca os difusores de ar ao longo de um lado do tanque, aproximadamente 0,6–0,9 m acima do fundo.
A posição final deve ser coordenada com a profundidade do tanque, disposição da tremonha e circulação necessária. Os difusores devem criar o movimento de rolamento pretendido sem interferir na coleta de areia.
Defletores e disposição de entrada/saída
A entrada deve introduzir águas residuais numa direção que suporte o fluxo espiral pretendido. A saída deve ser posicionada para reduzir curto-circuito e limitar o transporte de areia.
Podem ser necessários defletores onde a geometria do tanque produz circulação irregular ou zonas mortas. A sua disposição deve ser determinada a partir do projeto hidráulico, em vez de ser adicionada automaticamente a cada tanque.
Controle de espuma
A aeração pode produzir espuma, dependendo da composição das águas residuais e das condições de operação. Onde for esperado que a formação de espuma cause problemas operacionais, forneça medidas adequadas de controle ou remoção de espuma.
Remoção de areia e verificações de rotina
A areia sedimentada deve ser removida antes que se acumule o suficiente para interferir na operação da câmara. Dependendo do projeto, a remoção pode utilizar limpeza manual, transportadores mecânicos, bombas de areia ou sistemas de transporte aéreo.
Durante as inspeções de rotina, os operadores devem procurar:
Acúmulo excessivo de areia na área de coleta.
Linhas de descarga de areia ou pontos de coleta bloqueados.
Fluxo irregular ou sinais de curto-circuito.
Desgaste anormal em componentes mecânicos.
Problemas com o fornecimento de ar ou difusores em câmaras arejadas.
Quando a lavagem com areia estiver instalada, o sistema de lavagem também deverá ser verificado para garantir que remove os resíduos orgânicos pretendidos.