O processo de flotação por ar dissolvido (FAD) surgiu em 1924 nos países escandinavos e foi desenvolvido para a recuperação de fibras na indústria de papel. Hoje se reconhece essa tecnologia como um dos mais econômicos e efetivos métodos de recuperação-remoção de sólidos, ions, microorganismos, redução da Demanda Química (DQO) e Biológica de Oxigênio (DO) e no espessamento de lodos. Por exemplo, todas as ETAs no Países Baixos usam FAD em seu processo primário em substituição à coagulação-sedimentação.
Na América Latina as aplicações devem aumentar na área industrial, na recirculação (reciclo) de águas de processo, potabilização de águas e em plataformas marítimas.
A crescente utilização da FAD em todos os campos, se deve às diversas vantagens com relação ao processo de coagulação-sedimentação. Entre outras podem ser citadas:
Alta eficiência (incluindo cinética) na remoção de sólidos.
Menor área requerida para instalação. O equipamento de flotação ocupa apenas uma fração da área ocupada por unidades de sedimentação (para capacidades similares) .
Maior eficiência na remoção de DO em comparação com outros processos de separação.
Alta taxa de separação. Existem unidades FAD modernas com capacidade até de 40 m/h (m3/m2/h). Isto permite sua aplicação em efluentes de grande volume.
Remoção de microorganismos e precipitados difíceis de sedimentar e filtrar.
O processo se compõem dos seguintes subprocessos:
Saturação de água com ar a pressão > 3 atmosferas.
Geração de microbolhas.
Coagulação e/ou floculação das partículas a separar .
Acondicionamento para contato e adesão de microbolhas e partículas (zona de “captura”).
Flotação e remoção de sólidos flotados (zona de separação) .
Assim se desenvolve cada etapa:
Saturação de ar na água
Este processo tem como objetivo dissolver ar na água a pressão elevada para prover, uma vez reduzida a pressão, do gradiente de concentração de ar e energia necessários para a formação de microbolhas. A dissolução de ar na água depende da temperatura e pressão e está determinada pela Lei de Henry. A cinética de dissolução depende das características (“design”) do sistema de saturação. Esta se realiza nos “saturadores” ou tanques herméticos resistentes à pressão, operando em contínuo com alimentação de água e ar.
Geração de microbolhas
Estas se produzem nos compressores de fluxo, situados entre o saturador e a célula de flotação. A seleção deste sistema de compressão do fluxo é importante porque de sua eficiência depende a distribuição de tamanho de bolhas e a quantidade de ar “liberado”, dois dos fatores de maior importância na flotação.
A energia transferida no processo de expansão e geração de bolhas depende da tensão superficial líquido/ar e da diferença de pressão entre o saturador e a compressão.
Coagulação e/ou floculação de partículas a remover
Esta etapa envolve a desestabilização de suspensões coloidais ou emulsões, condição necessária para que estas se possam unir em agregados de maior tamanho, suscetíveis de serem capturadas pelas microbolhas. A agregação pode ser realizada via coagulantes, floculantes ou ambos.
O tempo de permanência nesta etapa dependerá do grau de dispersão dos sólidos (ou emulsões) a remover, do tipo e concentração de reagentes e da hidrodinâmica requerida.
Outros fatores que influenciam o desenho de coaguladores ou floculadores são as características do efluente, a cinética de adsorção de contaminantes, no caso de usar precipitados coloidais adsorventes e do ponto de adição dos reagentes.
Acondicionamento para contato e adesão de microbolhas e partículas.
Esta etapa tem como objetivo obter a captura de partículas por bolhas e a formação de agregados “aerados” (com ar aprisionado). Corresponde à zona onde se libera a água saturada (reciclo). Normalmente o projeto desta zona é do tipo inclinado com uma expansão na direção do fluxo ao tanque de separação. As unidades modernas têm um desenho horizontal e uma profundidade bem maior do que as convencionais. Nas inclinadas pode ocorrer rompimento dos agregados procedentes dos tanques coaguladores ou floculadores.
Desvantagens
Comparada com a sedimentação, a FAD é mais sensível a variações de temperatura, concentração de sólidos em suspensão (> 3-4 %), recargas hidráulicas e principalmente a variações nas características químicas (fase solução, pH, entre outros) e físico-químicas dos sólidos em suspensão (carga, área superficial).
Custos operacionais elevados, principalmente quando existe necessidade de um rigoroso controle automático, de parâmetros e doses de reagentes.
Flotação de partículas
A flotação propriamente dita ocorre no tanque que recebe a suspensão proveniente da zona de contato e tem por objetivo separar as fases flotada e efluente tratado (água). Os sistemas de descarga de água tratada, normalmente pelo fundo empregam mecanismos especiais, como canaletas providas de ranhuras que as atravessam longitudinalmente por sua parte inferior, ou dispositivos que minimizam a formação de correntes de água. O parâmetro mais importante que deve ser considerado no projeto desta etapa, é o “fluxo superficial” que é uma medida de tempo de detenção média do fluído dentro do tanque.
O produto flotado é extraído normalmente com um raspador (coletor) mecânico que atravessa lentamente a superfície da unidade de flotação ou situado no extremo final do tanque separador.
Pesquisa
Mais informações sobre esse e outros processos estão no site:
Infoagua: http://www.aguamarket.com/
Fontes:
Jorge Rubio, jrubio@ufrgs.br;
Fabiana Tessele;
Depto. Engenharia de Minas – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brasil.
Pamela Alhucema, Edgardo Marinkovic, emh@idetec.cl
Idesol Ingenieros S.A., Santiago-Chile.
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