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FLOTADOR - DECANTADOR
DIFERENCIA ENTRE FLOTACIÓN Y DECANTACION
ÍNDICE
1. INTRODUCCION ____________________________________________________ 2
2. TRATAMIENTO PRIMARIO O FISICO - QUÍMICO _________________________ 2
2.1. DECANTACIÓN PRIMARIA______________________________________ 3
2.1.1. Tipos de Decantadores. ______________________________________ 3
2.1.2. Parámetros de diseño. _______________________________________ 3
2.1.3. Fangos Producidos.__________________________________________ 3
2.1.4. Explotación ________________________________________________ 3
2.1.5. Aplicabilidad. _______________________________________________ 4
2.2. FLOTACIÓN POR AIRE DISUELTO._______________________________ 4
2.2.1. Tipos de Flotadores__________________________________________ 4
2.2.2. Parámetros de diseño. _______________________________________ 5
2.2.3. Fangos Producidos.__________________________________________ 5
2.2.4. Explotación ________________________________________________ 5
2.2.5. Aplicabilidad. _______________________________________________ 6
3. PRODUCTOS QUÍMICOS. ____________________________________________ 6
3.1. COAGULANTE__________________________________________________ 6
3.2. FLOCULANTE __________________________________________________ 7
4. TRATAMIENTO DE FANGO ___________________________________________ 8
4.1. BOMBEO DEL FANGO EN EL DECANTADOR _____________________________ 8
4.2. BOMBEO DEL FANGO EN EL FLOTADOR _______________________________ 8
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1. INTRODUCCION
FLOTADOR - DECANTADOR
DIFERENCIA ENTRE FLOTACIÓN Y DECANTACION
En este documento se pretende entender el funcionamiento básico de
los flotadores y decantadores con el mismo objetivo para ambos equipos, es
decir entender la mecánica que utiliza cada sistema en la reducción de los
sólidos en suspensión contenidos en el agua y poder alcanzar un criterio de
elección dependiendo de las necesidades en la industria.
El tratamiento de agua está tan extendido y tan variado, que nos
centraremos en lo que se entiende por TRATAMIENTO PRIMARIO ya que
entendemos que es un parámetro lo suficiente mente importante para que en
su caso el lector pueda extrapolar sus conclusiones al tratamiento que le
interese.
2. TRATAMIENTO PRIMARIO O FISICO - QUÍMICO
Uno de los pasos más importantes en los procesos convencionales de
depuración de aguas residuales es la eliminación de sólidos en suspensión y
partículas coloidales que se mantienen de forma estable en el agua. Esto se
consigue en los tratamientos primarios.
Si este proceso lo potenciamos con reactivos hablamos de tratamiento
fisico-químico.
Dentro de estos SS pueden distinguirse:
- Sólidos Sedimentales. Son los que sedimentan al dejar el Agua
Residual en condiciones de reposo durante una hora.
- Sólidos Flotantes. Son los que flotan de forma natural al dejar el
Agua Residual en reposo durante una hora.
- Solidos Coloidales. Son los que tienen un tamaño de 0,001 y 10
micras no se aprecian a simple vista, pero constituyen la causa
principal de la turbiedad. Debido a la gran estabilidad en el agua,
resulta imposible separarlos por decantación, flotación o filtración.
Esta estabilidad se debe a que poseen cargas superficiales
electrostáticas del mismo signo, generalmente negativas, que
generan fuerzas de repulsión entre ellas y les impide aglomerarse
para sedimentar o flotar.
Como en general parte de los sólidos en suspensión están constituidas
por materia orgánica una consecuencia atribuible al Tratamiento Primario es la
reducción de la DBO y de la DQO
El grado de reducción de estos indices de contaminación depende del
proceso utilizado y las características del Agua Residual.
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Aunque Existen múltiples procesos que se pueden considerar dentro del
tratamiento primario los principales se pueden clasificar según:
- Separación Sólido Líquido.
- Sedimentación, tambien llamada decantación Primaria.
- Flotación.
- Proceso mixto , Decantación – Flotación
2.1. DECANTACIÓN PRIMARIA
El Objetivo de la decantación Primaria es la reducción de los SS bajo la
exclusiva acción de la gravedad. Por tanto solo se puede pretender la
eliminación de los sólidos sedimentables y las materias flotantes.
En la decantación primaria, las partículas tienen ciertas características
que producen la floculación durante la sedimentación. Así, al chocar una
partícula con otra, ambas se unen formando una nueva partícula de mayor
tamaño, aumentando su velocidad de sedimentación.
2.1.1. Tipos de Decantadores.
Existen múltiples de decantadores reales, pero refiriéndonos solo a su
tipología física destacan:
- Decantador circular
- Decantador Rectangular o de planta cuadrada.
2.1.2. Parámetros de diseño.
A- Velocidad Ascensional o Carga superficial. Es el caudal del fluido
dividido por la superficie del deposito de decantación. Este será el único
parámetro de sedimentación de las partículas discretas.
B - Tiempo de retención. Es el volumen del deposito dividido por el
caudal.
C - Además de estos parámetros, hay que tener en cuenta las
características del agua Residual. En la decantación los factores básicos son la
concentración de los SS y las características floculantes de los mismos. El
rendimiento de reducción, aumenta al aumentar la concentración de los S.S.
2.1.3. Fangos Producidos.
La concentración del fango decantado suele estar entorno al 1% y en las
mejores ocasiones del 1,5 %
El fango flotado está formado por grasas y espumas de poca
concentración.
2.1.4. Explotación
Dentro de los problemas propios de la explotación, el principal consiste
en la temporización de la purga de fangos. Con éste se regula la extracción del
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fango. Si el Caudal de purga es excesivo, la concentración de fangos resultará
muy baja, perjudicando al posterior tratamiento de fango. Si el Caudal es
pequeño, los fangos se van acumulando en el decantador, lo que puede
suponer una disminución del rendimiento y la entrada de los fangos en fase de
anaerobiosis con la consiguiente posibilidad de malos olores y flotación de
fangos decantados. Parecidas consecuencias pueden suponer la adopción de
excesivos intervalos de tiempo entre purgas.
2.1.5. Aplicabilidad.
La utilidad de la decantación primaria viene condicionada
fundamentalmente por dos factores:
- Conseguir el mayor grado de depuración. Salida de agua Clarificada.
- Tipo de tratamiento de fangos adoptado en la depuración. Salida del
fango.
2.2. FLOTACIÓN POR AIRE DISUELTO.
La flotación por aire disuelto además de eliminar materia sólida y/o
líquidas de densidad inferior a la del agua, es capaz de eliminar sólidas de
densidad superior.
Todo flotador dispone ademas de una purga de decantados, a través de
la cual se eliminan las partículas pesadas.
El Proceso FAD (Flotación por Aire Disuelto) consiste en la creación de
microburbujas de aire en el seno del Agua Residual, las cuales se unen a las
particulas a eliminar formando agregados capaces de flotar por tener una
densidad inferior a la del agua.
Por tanto, se puede decir que el objetivo de este proceso en el
tratamiento primario es doble, reducción de materias flotantes y reducción de
SS.
La Creación de microburbujas en el proceso se realiza a través de los
siguientes pasos.
- Presurización de un flujo de agua.
- Disolución de aire en dicho flujo sobresaturándolo.
- Despresurización a presión atmosférica, con lo que el exceso disuelto
por encima del de saturación se libera en forma de microburbujas.
2.2.1. Tipos de Flotadores
Al igual que los Decantadores por su forma pueden ser:
- Flotador Circular
- Flotador rectangular.
Por proceso, estos pueden ser:
- FAD T : se sobresatura el caudal total.
- FAD P: se sobresatura parte de del caudal
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- FAD R: Se sobresatura agua del efluente, recirculandola a la
alimentación.
Cada uno de los procesos tiene sus ventajas e inconvenientes.
FAD T- El saturador está ubicado a la entrada del flotador, y es
alimentado con el total del A.R. perdiendo parte de eficacia en la saturación del
fluido y exigiendo un mantenimiento importante de los equipos.
FAD P – Toma parte del agua sucia presurizandola, por lo que el
mantenimiento de los equipos es menos importante ya que el equipo de
presurización es de menor tamaño y en consecuencia de menor coste .
FAD R Utiliza un flujo de agua Clarificada, con lo que optimiza el diseño
y el mantenimiento del sistema de presurización siendo el coste de
mantenimiento mínimo. Por otro lado, al sumar el caudal de alimentación con el
de presurización se diluye la concentración a la entrada del flotador, aumenta el
caudal de alimentación a tratar y en consecuencia el tamaño del flotador.
2.2.2. Parámetros de diseño.
- Velocidad Ascensional o Carga superficial. Es el caudal del fluido
dividido por la superficie de del Flotador.
- Tasa de Presurización: Es el porcentaje de flujo presurizado respecto al
caudal de agua bruta. A su vez, el caudal presurizado es función de los S.S
- A diferencia del decantador, las características floculantes naturales del
A.R no es un factor determinante. Ya que la separación de los sólidos
suspendidos en el agua bruta depende sobre todo de la tensión superficial de
la microburbuja y de la capacidad de ascensional.
2.2.3. Fangos Producidos.
El fango que se sitúa flotando sobre un lecho húmedo se denomina
tambien nata. Sobre esta nata actúa la fuerza del aire liberado del seno del
fluido, provocando un efecto de sustentación que ayuda a que el fango escurra
parte del agua contenida, esto sumado a que se encuentra en contacto con el
aire nos da como resultado unas concentraciones del 3 al 12%.
2.2.4. Explotación
La extracción del fango se realiza de forma mecánica, de manera que el
deslizamiento de la nata en el interior de los recogedores en ocasiones suele
ser dificultosa.
Existen varios métodos para retirar el fango flotado.
- En contínuo: El regogedor retira sin parar, a una velocidad regulada
la nata suspendida sobre la superficie. (3 – 4%)
- Por temporización: Cada cierto tiempo el recogedor barre la
superficie del flotador eliminando casi la totalidad del fango que se
haya en la superficie. (4 – 6%)
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- Por nivel de fango: Se consigna un espesor de fango para efectuar el
recogido de la nata.(6 – 12%)
En el flotador no se produce la anaerobiosis y en consecuencia los
malos olores
2.2.5. Aplicabilidad.
- En el caso de incidencia importante de vertidos industriales no
tratados (Refinerías, papeleras, pinturas, conservas de carnes,
laminación,...)
- Cuando el vertido se realiza al mar puede llegar a cumplir las
limitaciones del vertido sin necesidad de tratamiento biológico.
- Dada su gran versatilidad, puede ser muy util en los casos de
grandes variaciones de vertido según temporadas.
- El espesamiento del exceso de fangos activos del tratamiento
Biológico puede obviarse realizándose en el mismo FAD.
3. PRODUCTOS QUÍMICOS.
El tratamiento físico químico, compuesto por una fase de coagulación,
otra de floculación, tiene como objetivo la alteración del estado físico de estas
sustancias mediante la adición de productos químicos para convertirlas en
partículas capaces de ser separadas por sedimentación o flotación.
Concretamente consiste en adicionar compuestos para neutralizar la
carga del coloide y romper su estabilidad. En el primer paso, la coagulación, se
desestabilizan los coloides por neutralización de sus cargas, dando lugar a la
formación de partículas de mayor tamaño. Posteriormente, en la floculación, se
unen los coágulos para aumentar su volumen.
3.1. Coagulante
El proceso de coagulación se basa en añadir al agua un electrolito,
llamado coagulante, el cual es habitualmente una sal de hierro o aluminio. Su
forma de actuación es la liberación de iones positivos capaces de atraer a las
partículas coloidales y neutralizar su carga o, mediante la formación de
productos de baja solubilidad que precipitan arrastrando los coloides.
La optimización del proceso de coagulación depende de tres factores
determinantes; pH, agitación y tipo de coagulante. EL pH es un factor crítico en
el proceso de coagulación. Para cada electrolito existe un margen de trabajo,
fuera del cual se desaprovecha el producto y disminuye el rendimiento del
proceso. Para la corrección de los márgenes de trabajo, es posible la adición
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de coadyuvantes, como por ejemplo cal viva o apagada, carbonato sódico,
sosa caústica o ácidos minerales.
Por otro lado, la agitación de la mezcla permitirá una distribución
homogénea de los reactivos antes de que comience a formarse el coágulo.
Teniendo en cuenta que el tiempo de coagulación es muy corto, esta mezcla
debe realizarse en el menor tiempo posible mediante la aplicación de agitación
mecánica.
3.2. Floculante
La floculación, pretende unificar los coágulos formados en grandes
partículas. Para ello, se introduce un agente floculante y se somete el agua a
tratar a una agitación muy lenta, que asegure la mezcla de los reactivos a la
vez que no rompe los flóculos formados.
Los floculantes empleados pueden ser minerales, como por ejemplo, la
sílice activada, u orgánicos, caracterizados ambos por ser macromoléculas de
cadena larga y alto peso molecular. Los de origen sintético se obtienen a partir
de monómeros simples sintéticos y, los naturales, de menor eficacia, se
obtienen a partir de extractos de algas, almidones y derivados de la celulosa.
Los más empleados son los minerales, también denominados
polielectrolitos por sus cargas eléctricas. Según su naturaleza serán no iónicos,
aniónicos o catiónicos y su elección dependerá siempre de ensayos de
laboratorio.
Los floculantes minerales actúan de forma similar a los coagulantes;
rebajando la carga de las partículas para desestabilizarlas y unirlas, o mediante
la formación de puentes entre las partículas para crear un gran polímero que
decanta por aumento de densidad.
Todo este proceso se estimula por una correcta floculación, una agitación
lenta y temperaturas ambientales medias o altas.
En la práctica, estos procesos se realizan habitualmente en cámaras
separadas. La adición de coagulantes se efectúa en un mezclador rápido o
coagulador dotado de hélice o turbina con unos tiempos de retención de 20
segundos a 5 minutos. La floculación puede tener lugar en un floculador
provisto de un sistema de agitación lenta o en el interior de un decantador, en
el que, finalmente, se recogen en su fondo troncocónico los fangos decantados
mediante un sistema de rasquetas y bomba de fangos. El agua clarificada se
elimina por la parte superior del decantador y se conduce al siguiente paso en
su depuración; el tratamiento secundario o biológico.
Para pequeñas depuradoras, existe la posibilidad de realizar todo el
proceso en un mismo decantador separado anularmente en tres zonas,
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además de contar con un sistema de recirculación de fangos para mejorar el
crecimiento de las partículas y facilitar su sedimentación.
En la actualidad la práctica totalidad de las depuradoras de aguas
residuales emplean estos sistemas de tratamiento, existiendo una serie de
diseños de cámaras de mezcla y decantadores bastante estandarizados, Las
mayores diferencias entre equipos se encuentran entre los compactos, que
realizan todas las funciones en una misma cámara y, en los tratamientos de
aguas más específicas, como por ejemplo, las aguas residuales industriales.
4. TRATAMIENTO DE FANGO
Un fango primario bien espesado contendrá de 4% a 8% de sólidos
secos. Las condiciones que puedan afectar a la concentración de los fangos
son la densidad especifica, el tamaño y forma de la partícula, y la temperatura.
4.1. Bombeo del fango en el decantador.
El fango acumulado en el fondo del Decantador hay que quitarlo con
frecuencia, y esto se hace en la mayoría de los casos por medio de bombas u
otro sistema de limpieza mecanizada. Los tanques de limpieza mecanizada no
necesitan ponerse fuera de servicio para su limpieza. En los decantadores
primarios se pueden desarrollar rápidamente condiciones sépticas si el fango
no se extrae a intervalos regulares. El intervalo más adecuado depende de
muchas circunstancias y puede variar desde 30 minutos a 8 horas, y en
algunos casos hasta incluso 24 horas. La experiencia será la que dicte la
frecuencia de extracción más apropiada. La septicidad de los fangos se puede
reconocer cuando la gasificación de los fangos hace que floten en la superficie
del agua grandes aglomeraciones de ellos. El fango séptico es generalmente
maloliente y ácido.
Si es posible, hay que eliminar el exceso de agua de los lodos a causa de
sus efectos sobre el volumen de fango bombeado y sobre la operación del
digestor.
Los caudales de extracción deben ser bajos, con objeto de impedir la
salida de demasiada agua con el fango. Si las muestras dan un fango de poca
densidad hay que detener el bombeo en la mayoría de las ocasiones, tras el
decantador hay que colocar un espesador de fangos, para aumentar la
concentración deseada.
4.2. Bombeo del fango en el Flotador.
El fango flotado de alta concentración suspendido sobre el lecho de
agua y a cierta altura es extraído de forma mecánica y luego por gravedad. El
fango decantado se extrae a través de válvula de deformación elástica
temporizada.
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DECANTADOR FLOTADOR
Tiempo de Retención
V/Q
Entre 1 y 1,5 horas Entre 4 y 10 minutos
Rendimiento Depende de los Sólidos.
Depende de la tasa de
A mayor S.S mejor rendimiento Presurización
Concentración de Entre 1 y 1,5 %.
Mayor del 8%. En la mayoria de
Fangos Producidos Para el deshidratado de los fangos, los casos no es necesario un
es necesario un espesamiento de espesamiento de los fangos para
estos.
su posterior deshidratado.
Volumen de fango 6,6 % del caudal de alimentación 1,25 % del caudal de alimentación
producido.
Consumo energético moderado para Consumo energético bajo para el
Para 1000 ppm a la
entrada
el trasegado del fango
trasegado del fango.
Tiempo de Purga Muy variable y discontinúa Extracción continua y constante
Exceso de fango en el Reduce el rendimiento del Aumenta el caudal de extracción.
clarificador
Decantador
El exceso de fango flotado
Hay que reajustar los tiempos de aumenta el rendimiento de la
purga
microburbuja.
Peligro anaerobiosis. Mal olor y
flotados indeseados.
A mayor cantidad de fango
acumulado en el decantador, menor
es el tiempo de estancia del fluido.
No existe anaerobiosis.
Clarificación Existe el fenómeno de BULKING. No le afecta el fenómeno de
Algas filamentosas que impiden la
decantación.
BULKING.
Superficie del
clarificador
1.25 m3/m2 x h 7 m3/m2 x h
Altura del clarificador Mas de 2,5 metros Menos de 1 metro
Superficie del
80 m3 14 m3 + la recirculación 20% ~ 17
clarificador por 100 m3
de alimentación
m3
Volumen del clarificador 80 x 2.5 metros = 200 m3 17 x 1 metro = 17 m3
POTENCIA INSTALADA Menor en el Decantador Mayor en el Flotador
COSUMO PRODUCTO
QUIMICO
Menor en el Decantador Mayor en el Flotador
SUPERFICIE DE
TERRENO OCUPADO
Mayor en el Decantador 4 veces menor en el Flotador
TRANSPORTE DE LA
INSTALACION
CASI NULA Se puede reubicar
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