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Introduzione ed Applicazioni

Storia del processo

I processi di flottazione sono stati impiegati nell’industria mineraria fin dal 1860. La flottazione ad aria disciolta, maggiormente distinta e nominata come DAF (Dissolved Air Flotation), è stata riconosciuta come metodo di separazione dei minerali dai primi del 1900.  Successivamente la flottazione ad aria disciolta, ha trovato un largo campo d’impiego anche nel trattamento delle acque primarie, nel trattamento di effluenti industriali, municipali e addensamento fanghi.

Il termine “flottazione” identifica, in generale, una sospensione su una superficie liquida.  Flottare, con l’ausilio di aria disciolta, indica sostanzialmente il processo che provvede la necessaria energia per promuovere la sospensione dei solidi presenti in una fase liquida.  L’attrazione tra le particelle sospese e le microbolle, è senz’altro un risultato di potenziali diversi che simpatizzano e generano un adsorbimento, modificando pertanto il peso specifico della particella stessa e quindi il relativo galleggiamento, che favorisce appunto la separazione.

Dal 1960 la flottazione è stata adottata, e sempre più trova impiego, nel trattamento delle acque potabili parimenti a processi di depurazione per acque industriali e reflui civili.

Nell’ultimo decennio la tecnologia è stato oggetto di molteplici innovamenti, grazie allo studio ed ottimizzazione delle cinetiche di separazione, consentendo oggi una sempre maggiore ottimizzazione dei processi e riduzione degli spazi occupati.

Ne sono una testimonianza particolare i congressi internazionali specifici in materia.

Quali vantaggi offre la Flottazione ad Aria Disciolta

Nei processi depurativi delle acque, sia biologici che chimici, i solidi del tipo colloidale vengono flocculati per formare ciò che chiamiamo Solidi Sospesi (SS), che se di dimensione > di 0.1 mm si chiamano Solidi Sedimentabili.

Di contrario, i solidi sospesi, di dimensioni < a 0.1 mm sono presenti in alta quantità, ma come tali non sedimentano e la flottazione trova impiego come sistema per la separazione di questi solidi, che altrimenti sfuggono alla sedimentazione.
Con l’ausilio della flottazione ad aria disciolta, il problema della scarsa sedimentabilità dei flocchi è superata.
Flottazione con aria disciolta è un processo dove un gran numero di bolle microscopiche vengono introdotte nella sospensione. Le bolle hanno un diametro generalmente compreso fra i 50 e gli 80 micron e si attaccano direttamente ai flocchi, modificandone la gravità specifica, con pronta risalita alla superficie.
In breve si ottiene la risalita dei contaminanti, surnatanti, che determinano il fango poi schiumato dai convogliatori di superficie.

Dove può essere impiegata la Flottazione

Nella separazione solido/liquido in genere, e pertanto nella depurazione e chiarificazione di reflui civili ed industriali;

  • Abbattimento o elevata riduzione del carico organico, solidi sospesi, oli e grassi in pressoché tutti i reflui di origine industriale;
  • Nella separazione, per la ripresa dei solidi sedimentabili e sospesi che sfuggono alla fase di separazione/sedimentazione, nei trattamenti sia primari che terziari dei reflui civili ed/od al seguito di flocculazioni chimiche o biologiche;
  • Nei trattamenti delle acque primarie e, soprattutto, nella separazione di flocchi molto fragili presenti spesso nei trattamenti di potabilizzazione delle acque;
  • Come metodo per separare differenti minerali nei processi minerari;

Applicazioni: diverse e varie

Nella depurazione delle acque reflue civili ed industriali la tecnologia della flottazione ad aria disciolta può avere molte e diverse applicazioni. In particolare, la tecnologia DAF (Dissolved Air Flotation) è particolarmente utile nel trattamento di reflui che sedimentano con difficoltà.

La tecnologia DAF consente soprattutto una flessibilità di installazione e può pertanto essere configurata anche in spazi particolarmente contenuti, dove non è possibile l’installazione o potenziamento di un impianto convenzionale, od ancor meglio quando in un impianto esistente si vuol migliorare l’efficienza a monte od a valle del trattamento stesso considerato, in quanto, con la tecnologia DAF, si può “sgrossare” ma anche “rifinire” un processo di depurazione.

Nel trattamento chimico-fisico di reflui da lavorazioni diverse si fa uso spesso di flocculanti e polimeri con dosaggi sufficienti ad ottenere rendimenti di separazione e chiarificazione voluti. La combinazione di una valida filtrazione, seguita da coagulazione/flocculazione e flottazione ad aria disciolta possono consentire abbattimenti dei valori di COD fino all’85%, rimozione di oli e grassi superiori al 95% e solidi sospesi fino al 98%.  I valori di abbattimento sono variabili in funzione del grado di inquinamento, origine del refluo trattato e percentuali di colloidali presenti.

È da notare comunque che il rendimento globale della flottazione ad aria disciolta è esattamente la somma dell’efficienza ottenuta nella degradazione chimica abbinata al processo fisico di separazione, ed è perciò di particolare importanza la prima citata che è una conseguenza o derivazione delle reazioni al seguito dei flocculanti chimici impiegati e scelti a monte del flottatore.

Separazione per Flottazione ad Aria Disciolta

(DAF - Dissolved Airi Flotation)

L’obbiettivo della flottazione ad aria disciolta (DAF Dissolved Air Flotation) è la separazione, con l’aiuto delle microbolle, anche di delicati e fragili flocchi di solidi idrofobi o solidi con macchie idrofobe contenuti nell’acqua. Le bollicine d’aria agiscono come nuclei che aderiscono ai solidi sospesi, colloidali idrofobi ed anche particelle con macchie idrofobe, provvedendo al loro trasporto meccanico, verso la superficie.

Bolle o bollicine d’aria del diametro di 40÷70 micron hanno una velocità ascensionale di 3÷10 m/h. Detta velocità ascensionale è sufficientemente bassa per non deteriorare un fragile flocco, ma consente anche un’agglomerazione delle particelle stesse con le microbolle che determinano al contempo un incremento della grandezza e di conseguenza una maggiore velocità ascensionale.

Nel trattamento delle acque, con processi biologici o chimici, i colloidali vengono flocculati per formare flocchi o solidi sospesi. Detti flocchi hanno una classificazione ben precisa e difatti se di grandezza superiore a 0,1 mm si chiamano “sedimentabili” ed è quanto si separa nei sedimentatori.

Flocchi di grandezza inferiore a 0,1 mm sono chiamati “solidi sospesi” e la flottazione è un metodo di separazione per questi flocchi che non sedimentano e sono presenti sempre in gran numero in ogni flocculazione sia di natura biologica quanto chimica.

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