Asalde Ramos Rubén E.

Lalopú Silva, Bernardino.

Molinero Durand, Pablo A.

Moya Valdiviezo Jorge A.

Tuesta Vela José Luis.

Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo

Escuela de Post Grado

Maestría en Ingeniería Ambiental.

Lambayeque. 2006.

Flotación de Aguas Residuales

Ingeniería Ambiental

Principios Generales: Métodos de Separación por Burbujas Adsortivas.

Los métodos de separación por adsorción en burbujas o métodos adsolubles para particulados se basan en la adsorción selectiva o adhesión de materiales en las superficies de burbujas de gas que pasan a través de una solución o suspensión.

Para cualquier método adsoluble, si el material a ser removido (colectado) no tiene una superficie activa, debe agregarse el surfactante adecuado (colector). La unión entre el colectado y el colector puede realizarse por quelación u otra forma de complejos. Alternativamente, un colectado cargado puede ser removido por su atracción hacia un colector de carga opuesta.

+ +

+ - - -

-

COLECTOR

COLECTADO

¿ Qué es la Flotación ?

Es una "operación unitaria" que se emplea para la separación de partículas de una fase líquida.

En el tratamiento de aguas residuales se emplea para la eliminación de la materia suspendida y para la concentración de los fangos biológicos.

Ventaja frente a la sedimentación: permite eliminar mejor y en menos tiempo las partículas pequeñas o ligeras cuya deposición es lenta.

Uso está generalizado para las aguas industriales y no tanto para las urbanas.

De los procesos de separación de sólidos en suspensión, la flotación permite además la obtención de un lodo “concentrado”.

ZONA DE MEZCLA

ZONA DE ESPUMA

ZONA DE SEPARACION

Funciones de las celdas de Flotación

Mantener en suspensión las partículas.

Formar y diseminar pequeñas burbujas de aire por toda la celda.

Promover los choques entre las partículas suspendidas y las burbujas de aire.

Mantener las condiciones de quietud en la columna de espumas para favorecer su estabilidad.

Variables de Flotación

ASPECTO VARIABLES

Sólidos a tratar Densidad, cantidad de sales solubles, grado de oxidación.

Procesos previos de segregación y

clasificación

Tamaño de liberación, dureza de los componentes, adición de

reactivos, etc.

Agua (vertido) Dureza, TDS, pH.

Acondicionamiento:

Densidad de pulpa, puntos de adición de reactivos químicos,

tiempo de acondicionamiento, temperatura, agitación, pH.

Flotación Tamaño de partícula, densidad de pulpa, temperatura, pH, tiempo

de retención, carga circulante, dosis de reactivos.

Máquinas de flotación Tipo de máquina, agitación, potencia consumida, grado de

aireación, altura de la zona de espuma.

Otros

El grado de agitación, producido por el impulsor, Aireación,

producida por la misma celda o por insuflación forzada de aire.

Nivel de pulpa que a su vez regula el nivel de espumas.

Maquinaria para flotación.

La serie FH. Gran capacidad en una unidad

compacta. Disponible en capacidades de

hasta 565 m3 por hora (2.500 GPM)

Unidades de mantenimiento mínimo que producen un

fango excepcionalmente seco. Apropiado para aguas

muy contaminadas.

Disponible en capacidades de hasta 235 m3 por hora

(1.050 GPM)

Flotación mecánica de flujo libre

Flotación mecánica en celdas divididas en

compartimientos

DIFUSOR DE AIRE

ALIMENTACION

REBOSADERO

DESCARGA

Flotación neumática

Métodos:

Empírico R vs t

Semi empírico. Datos experimentales → dc/dt → ∫ → ec.

Analítico. conceptos hidrodinámicos + mecanismos de la flotación = Ec. Cinética

Analógico. Ec. Cinética Ec. Química.

Etapas y Cinética de Flotación.

n

iii

i cKdt

dc

R = R∞ (1 – e – k t )

N

NKdRR1

)1(1'

R = 1 – (1 + K λ) – N

PROCESO BATCH

PROCESO CONTINUO

Dimensionamiento de Celdas de Flotación.

Calcular caudal de pulpa Q.

Calcular del volumen neto necesario:

V = Q x t,

Tiempo t’ = t x f,

f: factor para pasar de proceso batch a continuo.

Calcular número de celdas por la relación:

N = (Q x t) / (Vo x h),

N: número de celdas necesarias

Vo: volumen total de una celda

h: factor que depende de la celda y el volumen que ocuparán el agitador, estabilizador, aire, etc.

Aireación a presión atmosférica (flotación

por aireación).

Saturación con aire a la presión

atmosférica, seguido de la aplicación del

vacío al líquido (flotación por vacío).

Inyección de aire en el líquido sometido a

presión y posterior liberación de la presión

a que está sometido el líquido (flotación

por aire disuelto FAD).

Técnicas de flotación

Flotación FAD

Ventajas e inconvenientes del Sistema

FAD.

Ventajas

Alta eficiencia (incluyendo cinética) en la remoción de sólidos.

Menor área requerida para instalación. El equipo de flotación ocupa apenas una fracción del área ocupada por unidades de sedimentación (para capacidades similares).

Mayor eficiencia en la remoción de DBO que otros procesos de separación.

Alta tasa de separación (o flujo superficial). Existen unidades FAD modernas con capacidad hasta de 40 m/h (m3/m2/h). Esto permite su aplicación en efluentes voluminosos.

Remoción de microorganismos y precipitados difíciles de sedimentar y filtrar.

Desventajas.

Comparada con la sedimentación, la FAD es más sensible a variaciones de temperatura, concentración de sólidos en suspensión (> 3-4 %), recargas hidráulicas y principalmente a variaciones en las características químicas y físico químicas de los sólidos en suspensión.

Costos operacionales elevados, principalmente cuando existe necesidad de un riguroso control automático, de parámetros y dosis de reactivos.

Flotación a nivel laboratorio. Modulo demostrativo – ilustrativo para los sistemas de flotación por aereación y FAD.

Materiales utilizados

Dos recipientes de material resistente, en función del procedimiento a utilizar, cilíndrico o similar de relación diámetro – altura aproximadamente igual a 2.

Manguera de plástico de calibre y diámetro en función de los juegos de válvulas y presiones de trabajo. Preferible transparente.

Una válvula Check.

Anillos Rasching para el tanque de saturación.

Un compresor de aire

Dos difusores.

Válvulas y conexiones en T.

DATOS DEL COMPRESOR

COMPRESOR

CAMARA DE SATURACION /

EXPANSION

CAMARA DE FLOTACION

DISTRIBUIDOR DE AIRE

MANOMETRO VALVULA DE ALIVIO

Capacidad de aire.

Presión máxima (manométrica)

Tipo de motor

Potencia Otras

Características

1.5 L / min. > 0.01 MPa > 1.45 psi > 0.10 atm

DC 2.5 W 220 V 50 Hz

INGRESO DE AGUA (2)

Detalle

Saturador de aire Lecho de

percolación con anillos Rasching.

Descripción de las pruebas realizadas.

Vertido: mezcla de hojas de té (filtrante).

Prueba 1.

Flotación por aireación, burbuja de tamaño grande (1mm o más)

Id. + adición de promotor (detergente - espuma / aceite de pino)

Prueba 2.

Flotación por aireación, burbuja de tamaño Chico (1mm o menos)

Id. + adición de promotor (detergente - espuma / aceite pino)

Prueba 3. Flotación FAD. Con y sin promotor.

Resultados.

PRUEBA VARIABLE OBSERVACIONES

PRUEBA 1.

F. AIREACION

BURBUJA GRANDE

SIN PROMOTOR Flotación mínima o nula.

CON PROMOTOR Flotación regular.

PRUEBA 2.

F. AIREACION.

BURBUJA CHICA.

SIN PROMOTOR Flotación mínima.

CON PROMOTOR Flotación de partículas observable.

PRUEBA 3.

FAD.

BURBUJA CHICA.

SIN PROMOTOR Presión insuficiente.

CON PROMOTOR Id. Anterior.

Conclusión: el diseño del difusor, influenciará el tamaño de burbuja, siendo

mayor la remoción para burbujas de bajo diámetro, formando una burbuja de

flotación de diámetro grande.

Fotos (1): montaje del equipo.

Fotos (2): difusor de tubo perforado.

Fotos (3): difusor de piedra porosa.

Fotos (4): Proceso Flotación y Accesorios.

Tanque de Flotación escala industrial.

G R A C I A S

V I D E O