La rimozione della sabbia non dipende solo dal permettere alla sabbia di depositarsi. La camera deve fornire condizioni idrauliche adeguate per le particelle bersaglio limitando al tempo stesso la quantità di materiale organico raccolto con esse.
Le camere di sabbiatura a flusso orizzontale e aerate raggiungono questo obiettivo in modi diversi. I parametri di progettazione dovrebbero essere selezionati per il particolare processo, piuttosto che copiati da un singolo insieme di dimensioni standard.
I valori seguenti includono riferimenti preliminari da linee guida tecniche comunemente utilizzate e informazioni sulla progettazione originale. Non sono specifiche universali. Confermare i valori finali rispetto allo standard di progettazione applicabile e alla documentazione dell'apparecchiatura selezionata.
Camera di sabbiatura a flusso orizzontale
In una camera a flusso orizzontale, le acque reflue si muovono attraverso un canale a velocità controllata. Il progetto deve consentire alle particelle di sabbia target di depositarsi prima che l'acqua raggiunga lo scarico.
Velocità del flusso
Il riferimento al progetto originale fornisce un intervallo di velocità di 0,15–0,30 m/s. Altre linee guida tecniche utilizzano comunemente circa 0,3 m/s come velocità target, con intervalli di progettazione pubblicati che variano a seconda del metodo e della dimensione delle particelle target.
Se la velocità è troppo elevata, parte della sabbia passerà attraverso la camera. Se è troppo basso, i solidi organici potrebbero depositarsi con la sabbia.
Il canale e la struttura di controllo del flusso dovrebbero pertanto essere progettati per mantenere condizioni adeguate nell'intero intervallo di flusso previsto. Non si deve presumere che un singolo valore di velocità funzioni ugualmente bene sia al flusso minimo che a quello di picco.
Tempo di ritenzione idraulica
Il riferimento originale specifica 30–60 secondi al flusso massimo. Altre indicazioni di progettazione utilizzano comunemente 45-90 secondi, con circa 60 secondi come riferimento tipico.
Il tempo di ritenzione appropriato dipende dalla dimensione delle particelle target, dalle caratteristiche di sedimentazione, dalle dimensioni del canale e dalle condizioni di ingresso e uscita. Il cortocircuito può ridurre le effettive prestazioni di separazione anche quando il tempo di ritenzione nominale appare adeguato.
Profondità dell'acqua e larghezza del canale
Il riferimento originale specifica:
Profondità effettiva dell'acqua fino a 1,2 m, tipicamente 0,25–1,0 m.
Larghezza minima del canale di 0,6 m.
Queste sono dimensioni di riferimento, non requisiti per ogni installazione. Le dimensioni finali devono tenere conto del flusso di progetto, del numero di canali, delle disposizioni di controllo del flusso e dell'attrezzatura di rimozione della sabbia selezionata.
Ingresso e distribuzione del flusso
L'ingresso dovrebbe distribuire uniformemente le acque reflue attraverso il canale. Ove necessario, le misure di dissipazione dell’energia e di raddrizzamento del flusso possono ridurre la turbolenza e migliorare il flusso di avvicinamento.
Il flusso irregolare crea aree in cui la sabbia può essere trasportata attraverso la camera o dove si formano depositi eccessivi. Nel calcolo della lunghezza di sedimentazione effettiva è necessario considerare anche la sezione di uscita e di controllo del flusso.
Pendenza del fondo e raccolta della sabbia
Il riferimento originale fornisce una pendenza inferiore di 0,01–0,02. La pendenza effettiva dipende dalla disposizione della raccolta e da come viene rimossa la sabbia.
Una tramoggia o una vasca di raccolta dovrebbe dirigere il materiale depositato verso il punto di rimozione. Se viene utilizzato un raschiatore, un trasportatore o un altro sistema meccanico, la geometria del fondo deve corrispondere ai requisiti dell'attrezzatura.
Camera di sabbiatura aerata
Una camera di sabbiatura aerata utilizza l'aria per produrre un modello di flusso a spirale o a rotazione. La circolazione aiuta la sedimentazione della sabbia mantenendo in sospensione gran parte del materiale organico più leggero.
Dimensioni del serbatoio e tempo di ritenzione
Il riferimento originale fornisce le seguenti indicazioni dimensionali:
Profondità effettiva dell'acqua: 2–3 m.
Rapporto larghezza-profondità: circa da 1:1 a 2:1.
Rapporto lunghezza-larghezza: fino a 5:1.
Queste proporzioni dovrebbero essere trattate come indicazioni preliminari per la progettazione. I riferimenti pubblicati utilizzano gamme dimensionali diverse, a seconda della configurazione del serbatoio e del metodo di progettazione.
L'intervallo di tempo di ritenzione originale è di 1–3 minuti al flusso massimo. Le linee guida US EPA descrivono circa 2-5 minuti come un intervallo tipico per le camere a sabbia aerate, con il valore finale che dipende dalle prestazioni di separazione richieste e dalle condizioni idrauliche.
Il progettista deve verificare il tempo di ritenzione al flusso di progetto specificato e confermare che la geometria del serbatoio fornisca una circolazione adeguata.
Alimentazione e circolazione dell'aria
L'aria viene normalmente immessa attraverso diffusori installati lungo un lato del serbatoio. Il flusso di rotolamento risultante aiuta a mantenere i solidi più leggeri in sospensione consentendo al contempo la sedimentazione della sabbia più densa.
Il riferimento originale specifica una velocità del vortice di 0,25–0,30 m/s e una velocità del flusso orizzontale di 0,06–0,12 m/s. Questi valori dovrebbero essere confermati rispetto al particolare metodo di progettazione prima dell'uso. I termini possono riferirsi a diversi componenti del flusso e non devono essere trattati come intercambiabili.
Il valore originale della fornitura d'aria è di 0,2 m³ di aria per m³ di acque reflue. Questo non dovrebbe essere utilizzato come valore di progettazione generale senza verificare la fonte originale e le sue unità. Le indicazioni tecniche comunemente specificano l'aerazione in relazione alla lunghezza del serbatoio o determinano la fornitura richiesta dalla geometria del serbatoio e dalle condizioni operative.
La fornitura d'aria dovrebbe essere regolabile. Troppa aria può ridurre la cattura della sabbia, mentre un'aerazione insufficiente può consentire a un eccesso di materiale organico di depositarsi con la sabbia.
Posizione del diffusore
Il riferimento originale posiziona i diffusori d'aria lungo un lato del serbatoio, a circa 0,6–0,9 m sopra il fondo.
La posizione finale dovrebbe essere coordinata con la profondità del serbatoio, la disposizione della tramoggia e la circolazione richiesta. I diffusori dovrebbero creare il movimento rotatorio desiderato senza interferire con la raccolta della sabbia.
Deflettori e disposizione ingresso/uscita
L'ingresso dovrebbe introdurre le acque reflue in una direzione che supporti il flusso a spirale previsto. L'uscita deve essere posizionata in modo da ridurre i cortocircuiti e limitare il trascinamento della sabbia.
Potrebbero essere necessari dei deflettori laddove la geometria del serbatoio produce una circolazione irregolare o zone morte. La loro disposizione dovrebbe essere determinata dal progetto idraulico anziché essere aggiunta automaticamente a ciascun serbatoio.
Controllo della schiuma
L'aerazione può produrre schiuma, a seconda della composizione delle acque reflue e delle condizioni operative. Laddove si prevede che la formazione di schiuma causi problemi operativi, prevedere adeguate misure di controllo o rimozione della schiuma.
Rimozione della sabbia e controlli di routine
La sabbia sedimentata deve essere rimossa prima che si accumuli abbastanza da interferire con il funzionamento della camera. A seconda del progetto, la rimozione può utilizzare la pulizia manuale, trasportatori meccanici, pompe per sabbia o sistemi di trasporto aereo.
Durante le ispezioni di routine, gli operatori dovrebbero cercare:
Eccessivo accumulo di sabbia nella zona di raccolta.
Linee di scarico o punti di raccolta della sabbia ostruiti.
Flusso irregolare o segni di cortocircuito.
Usura anomala dei componenti meccanici.
Problemi con l'alimentazione dell'aria o i diffusori nelle camere areate.
Nel caso in cui sia installato il lavaggio delle sabbie, è opportuno controllare anche il sistema di lavaggio per assicurarsi che rimuova i residui organici previsti.