Flotación (DAF)

DEFINICIÓN

La flotación es una operación empleada principalmente para separar sólidos suspendidos totales, coloides y aceites y grasas de un efluente, por lo que es la operación ideal para el tratamiento primario de efluentes.

En un DAF (Dissolved Air Flotation o flotador por aire disuelto), el secreto radica en la generación de microburbujas.

FUNCIONAMIENTO

Las microburbujas se adhieren a las partículas y, debido a la menor densidad del aire en comparación con la del agua, estas ascienden hasta la superficie del líquido, proceso conocido como flotación. Esto contrasta con la sedimentación, donde las partículas descienden al fondo.

La flotación por aire disuelto implica la reducción de la masa específica de las partículas coloidales mediante la incorporación de partículas de aire.

Este método no requiere grandes diámetros de flóculos como en la sedimentación, ya que la reducción en la masa específica tiende a ser mayor para flóculos de menor diámetro. Además, la flotación permite altas cargas superficiales y velocidades hasta 10 veces superiores a las de la sedimentación, lo que ahorra espacio físico.

¿CÓMO SE GENERAN LAS MICROBURBUJAS?

La manera más común de generar microburbujas es mediante la recirculación parcial del efluente tratado. Esto implica el uso de una bomba que extrae una parte del efluente en la salida del flotador, lo mezcla con aire y lo devuelve saturado al cuerpo del flotador.

Existen 2 métodos más conocidos para saturar este efluente:

1 - El agua recirculada se somete a un calderín presurizado por la misma bomba de recirculación y se le agrega aire de una fuente externa, generalmente un compresor de aire. Esta mezcla se presuriza a una presión de 4 a 6 bares y se redistribuye por el cuerpo del flotador, generalmente en puntos dispersos en el fondo del mismo;

DOSIFICACIÓN DE QUÍMICOS

La dosificación de químicos antes del ingreso al DAF mejora considerablemente la separación de sólidos.

Los productos más utilizados en este proceso son: estabilizador de pH (alcalinizante o ácido), coagulante y floculante.

Lo que debemos garantizar en este proceso es una mezcla adecuada de los químicos para una buena eficiencia, por eso los flotadores generalmente vienen con una tubería serpentín en el ingreso del DAF que tiene como objetivo principal llevar a cabo la mezcla rápida. Este tubería suele ser instalada abajo o en la lateral del DAF.

Por lo tanto, después de corregir el pH, el primer químico dosificado es el coagulante. Debido a la cantidad de curvas presentes en la tubería, tenemos una mezcla turbulenta, con gradientes de velocidad superiores a los 1000 s-1.

Después de esta mezcla, dosificamos el floculante, que necesita una mezcla lenta, ya que una mezcla rápida puede provocar la rotura de los flóculos formados. Por este motivo, el floculante se dosifica al final de la tubería.

2 - El segundo método, que personalmente prefiero, no requiere un compresor de aire. En este caso, la misma bomba que realiza la recirculación tiene un rotor y una materialidad específica para soportar un vacío que capta el aire ambiente al mismo tiempo que succiona el efluente clarificado del flotador. La bomba cavita intencionalmente y mezcla el aire con el efluente en su rotor, distribuyéndolo luego a un calderín o tubería de saturación y presurizándolo a una presión de 4 a 6 bares antes de distribuirlo al flotador. De esta manera, se logra un menor consumo energético, ya que no se necesita un compresor de aire para generar el aire de saturación. El caudal de aire se controla mediante un rotámetro, y la mezcla de agua recirculada + aire se mantiene bajo presión durante unos minutos para que el aire se disuelva, lo que llamamos saturación. Después de la saturación a alta presión, la mezcla de agua recirculada + aire ingresa al DAF.

EFICIENCIAS

Cuando agregamos químicos al tratamiento en un DAF, podemos lograr eficiencias en la remoción de sólidos suspendidos totales y coloidales de hasta el 95%, aceites y grasas hasta el 99%, y DBO depende mucho. Un DAF no es capaz de remover DBO soluble, pero remueve hasta el 95% de la DBO insoluble.

Es importante mencionar que un DAF es capaz de remover nutrientes, como el fósforo, pero no es por la acción del equipo en sí, sino por la acción del coagulante utilizado, ya que los sales de metales pueden precipitar el fósforo, que es un componente poco soluble en agua, y este quedará adherido al lodo generado.

Para los DAF puramente físicos, tenemos una eliminación máxima del 60% de aceites y grasas y SST, y la DBO no supera el 40%, no es posible garantizar eliminación de nutrientes.

Es importante destacar que la agregación de las microburbujas de aire en los flóculos depende de una correcta operación del proceso de coagulación, ya que la adhesión de las microburbujas de aire depende de la reducción de la carga superficial de las partículas coloidales. Por eso, los DAF puramente físicos no son eficientes.

También es importante que el equipo tenga una válvula de fondo para realizar una purga programada, al menos una vez al día, ya que los sólidos muy pesados pueden decantar en lugar de flotar.

LODO GENERADO

Siempre es importante mencionar que toda la contaminación removida del DAF se convierte en lodo. Los lodos se generan constantemente, para lo cual hay un conjunto de raspadores en la superficie del DAF conectados a una cadena, accionados por un motorreductor, que remueven continuamente el lodo de la superficie del equipo, el cual es direccionado a una tolva en una extremidad para que sea correctamente tratado: deshidratación en en equipos deshidratadores, como decantadores centrífugos o prensas tornillo para su reducción de volumen y posterior disposición final, generalmente en vertederos u otros usos como compost, combustible para calderas de biomasa posterior a un secado adicional, etc.

PARÁMETROS DE DISEÑO MÁS UTILIZADOS

Algunos parámetros de diseño indicados:

• Tasa de sólidos: 7 a 10 KgSS/m².h;

• Relación aire/sólidos: 0,005 a 0,015;

• Tasa hidráulica: 5 a 25 cm/min;

• Recirculación de aire: 30 a 80% del caudal de entrada.

CONCLUSIÓN

En conclusión, el tratamiento primario de efluentes mediante flotación por aire disuelto (DAF) ofrece una solución eficaz para separar sólidos suspendidos, coloides y grasas de los efluentes. La generación de microburbujas es clave en este proceso y permite una alta eficiencia en la remoción de contaminantes. La dosificación cuidadosa de químicos, como coagulantes y floculantes, potencia la separación y mejora la eficacia del DAF. Sin embargo, es esencial destacar la necesidad de un correcto diseño y operación del equipo, así como la gestión adecuada del lodo generado, para garantizar un funcionamiento óptimo y un tratamiento ambientalmente sostenible de los efluentes.