Separación por flotación

1. 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

2. 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

4. ¿ 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”.

5. 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.

6. 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.

7. 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)

8. Flotación mecánica de flujo libre

9. Flotación mecánica en celdas divididas en
compartimientos

10. DIFUSOR DE AIRE
ALIMENTACION
REBOSADERO
DESCARGA
Flotación neumática

11. 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
cK
dt
dc


R = R
∞ (1 – e
– k t
) 


N
N
KdRR
1
)1(1' 
R = 1 – (1 + K λ)
– N

PROCESO BATCH
PROCESO CONTINUO

12. 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.

13. 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

14. Flotación FAD

15. 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.

16. 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.

17. 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)

18. Detalle
Saturador de aire Lecho de
percolación con anillos Rasching.

19. 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.

20. 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.

21. Fotos (1): montaje del equipo.

22. Fotos (2): difusor de tubo perforado.

23. Fotos (3): difusor de piedra porosa.

24. Fotos (4): Proceso Flotación y Accesorios.

25. Tanque de Flotación escala industrial.

26. G R A C I A S
V I D E O