Procesos de Separación Sólido-Líquido: Flotación y Sedimentación

Flotación

La flotación es un proceso para separar sólidos de baja densidad o partículas líquidas de una fase líquida. La separación se lleva a cabo introduciendo un gas (normalmente aire) en la fase líquida, en forma de burbujas. La fase líquida se somete a un proceso de presurización para alcanzar una presión de funcionamiento que oscila entre 2 y 8 atm, en presencia del suficiente aire para conseguir la saturación en aire del agua. Luego, este líquido saturado de aire se somete a un proceso de despresurización llevándolo hasta la presión atmosférica por paso a través de una válvula reductora de presión. En esta situación, y debido a la despresurización, se forman pequeñas burbujas de aire que se desprenden de la solución. Los sólidos en suspensión o las partículas líquidas (por ej., aceites o petróleo) flotan, debido a que estas pequeñas burbujas, asociándose a los mismos, les obligan a elevarse hacia la superficie. Los sólidos en suspensión concentrados pueden separarse de la superficie por sistemas mecánicos. El líquido clarificado puede separarse cerca del fondo, y parte del mismo puede reciclarse o no.

Tipos de Flotación

Flotación por Aireación (CAF)

Aireación a presión atmosférica. Las burbujas de aire se introducen directamente en la fase líquida mediante difusores o turbinas sumergidas. En todos estos sistemas, es posible mejorar el grado de eliminación y rendimiento mediante la introducción de aditivos químicos.

Flotación por Aire Disuelto

Se basa en el principio de la solubilidad del aire en el agua sometida a presión. Consiste fundamentalmente en someter el agua bruta ya floculada a presión durante cierto tiempo en un recipiente, introduciendo simultáneamente aire comprimido y agitando el conjunto por diversos medios, hasta lograr la dilución del aire en el agua. Posteriormente, se despresuriza el agua en condiciones adecuadas, desprendiéndose gran cantidad de microburbujas de aire. Estas se adhieren a los flóculos en cantidad suficiente para que su fuerza ascensional supere el reducido peso de los flóculos, elevándolos a la superficie, de donde son retirados continua o periódicamente, por distintos medios mecánicos. Con objeto de ahorrar energía, por un lado, y por otro, para evitar al máximo la posible destrucción de flóculos en el turbulento proceso de creación de microburbujas, normalmente no se presuriza el caudal total de tratamiento, sino un caudal parcial de agua clarificada recirculada suficiente para crear las microburbujas necesarias para el proceso.

Flotación por Vacío

Saturar de aire el agua residual directamente en el tanque de aireación, o permitiendo que el aire penetre en el conducto de aspiración de una bomba. Al aplicar un vacío parcial, el aire disuelto abandona la solución en forma de burbujas diminutas. Las burbujas y las partículas sólidas a las que se adhieren ascienden entonces a la superficie para formar una capa de espuma que se elimina mediante un mecanismo de rascado superficial. La arena y demás sólidos pesados que se depositan en el fondo se transportan hacia un cuenco central de fangos para su extracción por bombeo. En el caso de que la instalación esté prevista para la eliminación de las arenas y si el fango ha de ser digerido, es necesario separar la arena del fango en un clasificador de arena antes del bombeo a los digestores.

Sedimentación

La sedimentación consiste en la separación, por la acción de la gravedad, de las partículas suspendidas cuyo peso específico es mayor que el del agua. Es una de las operaciones unitarias más utilizadas en el tratamiento de las aguas residuales. Los términos sedimentación y decantación se utilizan indistintivamente.

Tipos de Sedimentación

Sedimentación de Partículas Discretas

Se refiere a la sedimentación de partículas en una suspensión con baja concentración de sólidos. Las partículas sedimentan como entidades individuales y no existe interacción sustancial con las partículas vecinas. Su aplicación es en la eliminación de las arenas del agua residual.

Sedimentación Floculenta

Se refiere a una suspensión bastante diluida de partículas que se agregan, o floculan, durante el proceso de sedimentación. Al unirse, las partículas aumentan de masa y sedimentan a mayor velocidad. Su aplicación es en la eliminación de una fracción de los sólidos en suspensión del agua residual bruta en los tanques de sedimentación primaria, y en la zona superior de los decantadores secundarios. También elimina los flóculos químicos de los tanques de sedimentación.

Decantadores Lamelares

Características y Problemáticas

Los decantadores lamelares de placas y tubulares se han desarrollado como alternativa a los tanques de sedimentación poco profundos y se utilizan tanto en tanques ya existentes como en tanques especialmente diseñados para ello. Estos decantadores consisten en tanques de poca profundidad que contienen unos dispositivos constituidos por paquetes de placas paralelas o de pequeños tubos de plástico de geometrías diversas y se utilizan para mejorar las características de sedimentación de los tanques. Su uso ha planteado numerosos problemas, principalmente provocados por los olores debido a los crecimientos biológicos, la acumulación de aceites y grasas, y su obturación.