Caixa de areia: como essa etapa pode impactar drasticamente no custo do tratamento de efluentes?

Caixa de areia: como essa etapa pode impactar drasticamente no custo do tratamento de efluentes?

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Nem sempre damos a devida atenção a uma etapa de tratamento que é primordial e influencia no desempenho global do sistema e no custo: tratamento preliminar.

E dentro da etapa preliminar o processo de remoção de areia, que além de importantíssimo reduz o custo do tratamento, quer saber como? Então vamos lá!

Caixa de areia ou canal desarenador é via de regra o segundo processo unitário no tratamento preliminar de efluentes e destina-se a remover partículas inorgânicas suspensas, como matéria arenosa.

Isso geralmente é limitado aos efluentes domésticos e geralmente não é necessário para estação de tratamento de efluentes industriais, pasmem os esgotos domésticos contém em média de 30 a 40 litros de areia por metro cúbico de esgoto.

A caixa de areia é usada para remover além da areia, materiais como cascalho, limalha de ferro e outros sólidos pesados que têm gravidade específica muito maior do que os sólidos orgânicos nos efluentes, estamos falando de material com tamanho que varia de 1 a 4 mm, isso tudo através de sedimentação, sem que haja remoção conjunta de sólidos orgânicos.

Para que serve a caixa de areia?

Como a areia é extremamente abrasiva, a caixa de areia ou canal desarenador tem várias finalidades:

  • Proteger da abrasão os equipamentos mecânicos utilizados na ETE;
  • Para evitar depósitos ​​em dutos e canais;
  • Para facilitar o manuseio e transporte das fases líquida e sólida, ao longo dos componentes da ETE;
  • Para reduzir a frequência de limpeza nos tanques a jusante;
  • Para reduzir o custo de manutenção em centrífugas;
  • Também é inevitável reduzir a carga de areia para a operação segura de trocadores de calor e bombas de diafragma.

Classificação

As caixas de areia são classificadas de acordo com o mecanismo de remoção da areia:

  • Caixa de fluxo horizontal constante controlada por Calha Parshall;
  • Secção quadrada em planta, com remoção mecanizada de lodo;
  • Caixa de areia aerada.

A areia removida nesse processo geralmente é enviada para aterros sanitários.

Caixa de areia de fluxo horizontal
Caixa de areia aerada
Caixa de fluxo horizontal

É um canal estreito e aberto com cerca de 10-18 metros de comprimento e profundidade de 1 a 1,3 m.

A velocidade na câmara de areia é mantida de tal forma que a velocidade transportará a maioria das partículas orgânicas através da câmara, mas permitirá a sedimentação de partículas de areia mais pesadas.

Portanto, geralmente é projetado para manter uma velocidade de 0,3 m/s.

Caixa de areia aerada

As unidades aeradas são caracterizadas pela introdução de um dispositivo de aeração, através de ar comprimido, com aspersores localizados próximo ao fundo do tanque, com a finalidade de promover um fluxo helicoidal, de velocidade padrão, com eixo paralelo ao escoamento de efluente na câmara de sedimentação.

As partículas com velocidade de sedimentação maiores sedimentam na câmara e a matéria orgânica e as demais partículas são carregadas pelo fluxo de efluente.

O tempo de detenção hidráulico é um dos parâmetros no projeto das caixas de areia aeradas e está relacionado à vazão máxima instantânea.

Na prática, o período mínimo de 3 minutos é suficiente para reter 90% das partículas.

Forma do tanque

A caixa de areia aerada tem forma prismática com seção horizontal retangular e seção lateral retangular ou quadrada. Recomenda-se uma relação comprimento: largura de 2,5:1 a 5:1; a relação 1:1 tem sido utilizada com sucesso.

A relação largura: profundidade mais comum é de 1:1 com fundo inclinado no sentido do poço de depósito.

A localização dos dispositivos de entrada e saída é bastante importante, devendo ser localizados perpendicularmente ao fluxo de escoamento, sendo dotados de anteparos com a finalidade de dissipar energia e minimizar curtos-circuitos.

Tempo de detenção hidráulico

Está relacionado à vazão máxima instantânea.

Na prática, o período mínimo de 3 minutos é suficiente para reter 90% das partículas com diâmetro de 0,2 mm e densidade igual a 2,6.

Variação 2 a 5 min.

Velocidade do fluxo

A performance da caixa de areia aerada está predominantemente vinculada às velocidades longitudinal e transversal.

A velocidade longitudinal depende principalmente da seção transversal do tanque, e deverá ter valores inferiores a 0,25 m/s.

A velocidade tangencial periférica depende da quantidade de ar introduzido na massa líquida contida no tanque.

Esta velocidade varia ao longo da seção transversal, entre 0 e 0,4 m/s, ao longo da superfície do líquido em escoamento (não deve ultrapassar 0,6 m/s).

Quantidade de ar

O dimensionamento do suprimento de ar deverá adotar, para cada metro de comprimento de tanque, os seguintes valores:

  • Quantidade mínima: 0,27 m3/min
  • Quantidade máxima: 0,50 m3/min
  • Quantidade usual: 0,45 m3/min

O tipo e localização dos difusores têm grande influência no desempenho do processo.

Recomenda-se o emprego de difusores de bolha média e grossa, os quais deverão estar localizados a uma distância do fundo do tanque de 0,6 a 1,0 m.

 Mecanismos de limpeza

As caixas de areia também são classificadas com base no mecanismo de limpeza, são elas:

  • Mecânica
  • Manual

A areia pode ser lavada após a sua remoção, caso contenha uma quantidade considerável de matéria orgânica pode causar um odor desagradável.

O método de disposição é selecionado com base nas características físicas e químicas de areia, qualidade, disponibilidade de terreno para disposição etc.

Canal desarenador limpo
Canal desarenador em limpeza

Limpeza manual

Deverá obedecer às seguintes fases:

  • Medição periódica da camada de areia acumulada;
  • Isolamento da caixa de areia que se apresenta com quantidade estabelecida para remoção (50% do líquido em 2/3 do comprimento do canal);
  • Drenagem do efluente retido na câmara;
  • Remoção da areia isenta de líquido por meio de pás ou enxadas;
  • Estimativa da quantidade retida;
  • Transporte de material removido para um dos destinos adequados;
  • Lavagem da câmara;
  • Análise de uma amostra de areia para verificar quantidade de sólidos voláteis;
  • Verificação da quantidade de areia nas unidades subsequentes;
  • Remoção da areia, se for o caso, retida nas demais unidades de tratamento.

Limpeza mecânica

  • Operação similar às operações manuais. Práticas necessárias:
  • Manter os equipamentos de acordo com o manual de instrução do fabricante;
  • Manter o movimento do equipamento livre de entulho;
  • Lavar diariamente as paredes e os raspadores fora do efluente;
  • Esvaziar e vistoriar periodicamente a unidade.

 Vantagens e Desvantagens

Vantagens:

  • A mesma quantidade de areia removida pode ser mantida para grandes variações de vazão;
  • Perda de carga mínima ao longo do tanque;
  • Baixo teor de matéria orgânica putrescível na areia removida;
  • As condições sépticas podem ser eliminadas ou reduzidas pela pré-aeração, garantindo melhor desempenho das unidades subseqüentes;
  • No caso de necessidade de adição de produtos químicos, o tanque pode ser usado como floculador.

Desvantagens:

  • Maior consumo de energia elétrica em comparação a outros processos;
  • Maior custo de investimento.

Operação e controle

Para que uma caixa obtenha o máximo de rendimento, deverá ser observado o seu funcionamento normal de acordo com as características dos dispositivos instalados.

Outros pontos importantes são:

  • Quantidade de material removido por m3 de efluente
  • Teor de umidade
  • Teor de sólidos voláteis

Medidas de Segurança

Para caixas internas devem ser tomadas as seguintes precauções:

  • O ambiente da caixa de areia deve estar sempre ventilado;
  • A área deve ser considerada como zona explosiva e como tal deve ser protegida;
  • A área deve ser considerada como zona tóxica e precauções adequadas devem ser adotadas de modo a proteger os operadores e os visitantes.

Problemas e Soluções


Sintoma

Causas


Prevenção e Recuperação

Excesso de matéria orgânica no material removidovelocidades demasiadamente baixas tempo de retenção demasiadamente longo Reduzir a área da seção transversal da câmara utilizada na caixa de areia, das seguintes maneiras:

. enchimento, ao longo das paredes do canal, com tijolo, massa, etc. . reajustar o dispositivo de regularização de vazão reduzindo a profundidade do fluxo para vazões normais;

. diminuir o número de câmaras usadas até atingir os parâmetros de projeto;

. reduzir o comprimento da câmara por meio de deslocamento do vertedor de saída ou dispositivo de entrada.

Arraste de areia no efluentevelocidades demasiadamente altas tempo de retenção demasiadamente curto. Remoção com maior freqüência da areia acumulada.

. Colocar em funcionamento outra unidade de caixa de areia.

. Aumentar a área da seção transversal da câmara.

 

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