Flotcar

I flottatori ad aria disciolta prodotti vengono usati ormai da molti anni nel trattamento delle acque di scarico, per la separazione dei solidi sospesi, olii e grassi, fibre e altri materiali a bassa densità, così come per l’ispessimento di fanghi attivi e di fanghi prodotti da flocculazione chimica.

I flottatori-separatori possono essere usati negli impianti di depurazione acque di scarico civili, per rimuovere i solidi flottabili e sedimentabili, migliorando l’efficienza dei sistemi di trattamento esistenti e favorendo una maggior flessibilità dell’intero sistema. Negli impianti di trattamento chimici, un flottatore-separatore può sostituire il chiarificatore finale a valle della flocculazione, migliorando il rendimento.

Negli impianti di trattamento acque di scarico industriali, il flottatore può essere impiegato per il recupero di prodotti persi nell’acqua di processo e ridurre l’inquinamento. Possono essere recuperati materiali come fiocchi chimici leggeri, scarichi organici, solidi leggeri e delicati, grassi ed olii senza rotture od emulsionamenti.

I flottatori-ispessitori sono invece utilizzati per ottenere delle alte concentrazioni in solidi, nell’ispessimento di fanghi attivi od altri fanghi biologici. Con dei fanghi attivi è possibile ottenere concentrazioni del 4%, riducendo notevolmente i costi di trattamento. In molte applicazioni il volume dei fanghi può essere ridotto del 90%.

TEORIA DELLA FLOTTAZIONE AD ARIA DISCIOLTA

Flottazione deriva dalla parola flottare che significa risalire m superficie, fenomeno fisico sempre esistito. Come metodo di separazione, la flottazione stata usata per lungo tempo nell’industria mineraria. Nel 1930 l’industria del legno e della carta ha sviluppato una tecnica, nella quale veniva disciolta aria in acqua sotto pressione; un metodo che è stato perfezionato più’ avanti e che a rivoluzionato l’applicazione della flottazione. In generale, il trattamento dell’acqua implica la separazione del materiale sospeso.

Questo può essere ottenuto direttamente o in seguito aduno o più processi di trasformazione come la precipitazione chimica. Le sostanze organiche disciolte possono essere inoltre trasformate dai microrganismi in fiocchi biologici. Con l’ausilio della precipitazione chimica altre impurità disciolte, come fosforo, ferro manganese, possono essere trasformate in uno stato che poi permetta di separarle.I fiocchi sia biologici che chimici tendono normalmente a decantare e possono così essere separati per decantazione, ma poiché la loro densità è generalmente simile a quella dell’acqua, decantano lentamente.

Ciò significa che sia il tempo necessario alla separazione che l’efficienzadi rimozione possono migliorare considerevolmente con la tecnica della flottazione.La bassa densità dell’aria rispetto all’acqua provocherà una rapida risalita delle bolle d’aria insuperficie. Lungo il loro percorso ascendente, le bolle si attaccheranno ai fiocchi ed alle altreparticelle e formeranno un aggregato aria—fiocco che avrà una velocità di risalita superiore allavelocità di sedimentazione delle sole particelle, questo è il sistema per invertire la gravità.La flottazione ad aria disciolta è stata usata con differenti sistemi applicando la solubilità dell’ariain a varie pressioni e temperature al fine di ottenere la massima pressurizzazione.

Con la pressurizzazione totale, l’intero flusso dell’acqua viene saturato con aria ad una pressionedi 2-3 bar. La pressione viene quindi ridotta all’ingresso dell’unità di flottazione e le bolle d’ariaprodotte si attaccano alle particelle presenti e le fanno risalire in superficie.

Questo sistema si adatta solo alla separazione di materiali solidi a causa della sua violenza primanel passaggio nelle pompe e poi nella brusca caduta di pressione. Nel sistema a pressurizzazioneparziale solo una parte dell’acqua da trattare viene pressurizzata e saturata con aria, e quindiricongiunta al flusso principale. Con il sistema della pressurizzazione del riciclo, una partedell’acqua trattata è ricircolata e saturata con aria sotto pressione. Viene poi aggiunta all’acquaaffluente da trattare prima del suo ingresso nell’unita’ di flottazione.Questo sistema lavora molto bene con i fiocchi chimici ed amplia notevolmente le possibilità diutilizzo della flottazione.

IL SISTEMA FLOTCAR

Il sistema FLOTCAR è una vera e propria rivoluzione nella flottazione ad aria disciolta (DAF) inquanto viene abbinato un processo di reazione chimica , scomponendo le particelle colloidali, Il sistema FLOTCAR è una vera e propria rivoluzione nella flottazione ad aria disciolta (DAF)inquanto viene abbinato un processo di reazione chimica , scomponendo le particelle colloidali ,per poi separale con l’effetto della flottazione , in sintesi si ottengono effetti depurativi eccellentiad un costo di esercizio ridotto del 70 % in rapporto ad un impianto convenzional .

Il liquamegrezzo, dopo gli usuali trattamenti preliminari (grigliatura, eventuale triturazione,dissabbiamento, eventuale disoleatura), viene mescolato in modo molto intenso con uno o piùreagenti chimici (miscelazione rapida): le particelle colloidali (organiche ed inorganiche), insospensione stabile per effetto dell’azione di repulsione reciproca deter¬minata dalle caricheelettriche di stesso segno (in genere negativo) che possiedono, vengono destabilizzate daireagenti chimici aggiunti, con una complessa meccanica, con conseguente coagulazione (piùspecificatamente «coagulazione pericinetica o elettrocinetica»), che si verifica con elevatissimavelocità all’atto stesso del contatto con i reagenti chimici (fase di coagulazione con miscelazionerapida): si manifesta in un avvicinamento reciproco delle particelle colloidali, potendo, una voltaannullata o ridotta la carica elettrica causa di mutua repulsione, avere la predominanza le forze diattrazione reciproca molecolare fra le singole particelle (forze di Van der Waals).

Le particelledestabilizzate, sotto forma di «microfiocchi» (cui si aggiungono anche i fiocchi formati daireagenti chimici, costituiti normalmente da complessi d’idrossidi gelatinosi, dotati di efficacicaratteristiche adsorbenti sono assoggettate ad una successiva fase di flocculazione (o«coagulazione ortocinetica»): la miscela viene agitata dolcemente, onde favorire l’opportunità dicollisione (statistica) delle particelle, e conseguentemente la «coalescenza», cioè l’aggregazione ecrescita dei microfiocchi, che si legano reciprocamente per fenomeni di adsorbimento, e nelcontempo provvedono ad inglobare meccanicamente quelle particelle colloidali rimaste ancorain sospensione.

Viene aumentato conseguentemente il volume e il peso specifico dei fiocchi, cherisultano così ben visibili ad occhio nudo. Risultato della coagulazione-flocculazione è pertanto latrasformazione di sostanze colloidali, non sedimentabili, in sostanze sedimentabili, cioè in fiocchiche, in una successiva fase di flocculazione , possono essere agevolmente raccolti in superficiecon effetto della flottazione ad aria disciolta , sotto forma di fango.

Per accelerare l’effetto della flocculazione viene utilizzata la tecnica della flottazione a mezzo diaria disciolta , dove la bassa densità dell’aria rispetto all’acqua provocherà una rapida risalitadelle bolle d’aria in superficie. Lungo il loro percorso ascendente, le bolle si attaccheranno aifiocchi ed alle altre particelle e formeranno un aggregato aria—fiocco che avrà una velocità dirisalita superiore alla velocità di sedimentazione delle sole particelle,questo è il sistema perinvertire la gravità. Con la pressurizzazione totale, l’intero flusso dell’acqua viene saturato con ariaad una pressione di 4/6 bar. A secondo del grado di saturazione che si intende ottenere, lapressione viene quindi ridotta all’ingresso dell’unita’ di flottazione e le bolle d’aria prodotte siattaccano alle particelle presenti e le fanno risalire in superficie. Questo sistema si adatta allaseparazione di materiali solidi ed ovviamente anche fiocchi chimici prodotti durante laflocculazione.

Nel sistema a pressurizzazione solo una parte dell’acqua da trattare vienepressurizzata e saturata con aria, e quindi ricongiunta al flusso principale ; il sistema dellapressurizzazione del riciclo è concepito per riciclare una parte dell’acqua trattata immettendoladi nuovo nel circuito dopo essere saturata con aria sotto pressione.L’acqua riciclata circa al 30% e saturata viene miscelata insieme a i reflui i fiocchi chimici prodottiprecedentemente con la reazione chimica adottata per poi passare la cilindro o comparto diflottazione .

DESTABILIZZAZIONE COLLOIDALE (coagulazione Pericinetica e Ortocinetica)

Nella fase iniziale del processo depurativo, viene dosato un coaugulante nel refluo, nel nostrocaso è del cloruro ferrico o del cloruro di alluminio in modo del tutto proporzionale al volume diacqua. La condizione necessaria alla destabilizzazione delle particelle colloidali è che il refluoabbia un range di PH superiore a 8,0 e pertanto viene installato uno strumento di rilevazione PHcollegato ad un dosatore proporzionale , il quale va in funzione qualora il PH sia inferiore allasoglia minima impostata. Il prodotto chimico scelto per l’incremento del PH è la soda causticaliquida.

Oltre al dosaggio avviene una miscelazione veloce detta miscelazione Pericinetica con unagitatore a 540 RPM dotato di motore , riduttore a asta di miscelazione con elica a pale marine. Il”range” di pH ottimale per un’efficace reazione del prodotto è tra 8,5 ed 11, ed è per questo cheviene aggiunto NaOH come correttore di pH. Nella seconda fase del processo depurativo, vienedosato un flocculante nel refluo, nel nostro caso è del Polielettrolita , in modo del tuttoproporzionale al volume di acqua. Oltre al dosaggio avviene una miscelazione lenta dettamiscelazione ortocinetica con un agitatore a 70 RPM dotato di motore , riduttore a asta dimiscelazione con elica a pale marine.

FLOTTAZIONE DELLE PARTICELLE INQUINANTI

La particolare realizzazione della camera d’ingresso permette la completa miscelazionedell’affluente con il flusso pressurizzato .La valvola di contropressione è posizionata in modo daridurre la pressione del flusso pressurizzato, all’interno della camera di miscelazione. Questo evitala diminuzione ‘efficienza dovuta alla coalescenza delle bolle d’aria nelle tubazioni esterne e neiraccordi. Le unità di flottazione sono provviste di un comparto di raccolta del flottato, con il fondoinclinato.

Questo fornisce una sufficiente con capacità di stoccaggio che elimina la necessità diuna vasca di raccolta separata. La vasca è realizzata in cemento in acciaio, così come possonoessere utilizzate vasche esistenti, con un’ampia scelta di dimensione, per ogni applicazione.Il sistema di pressurizzazione è scelto a seconda dell’applicazione richiesta e, grazie alla suaparticolare concezione, necessita della minima portata da pressurizzare, contribuendo a ridurre icosti, sia iniziali che di funzionamento. La possibilità di variare la velocità dello schiumatore,unitamente alla regolazione del livello liquido, assicurano il massimo controllo nella rimozione delflottato.

REATTORE DI FLOTTAZIONE

Il reattore di aria dissolta suggerito consiste di un serbatoio a base di forma circolare nel quale illivello dell’acqua di circa 2 mt. . L’ingresso, l’uscita e i meccanismi di rimozione dei fanghi sitrovano nella sezione sia che in superficie che sul fondo. Questa sezione le lame pulenti simuovono sia sulla superficie e sul fondo del serbatoio a velocità sincronizzata con il flusso diacqua che entra.

Nel tubo affluente, l’acqua da trattare viene mescolata con le microbolleprodotte dal sistema di pressurizzazione. Le microbolle vengono intrappolate dentro i fiocchi(flocculi) e li portano in superficie molto velocemente, al momento che entrano nella stanza diflottazione. Il tubo di distribuzione è fornito di aperture che possono essere regolate per dare unadiffusione uniforme dell’acqua nella camera di flottazione. Le particelle flottate vengonoaccumulate in superficie e concentrate dalla spinta di galleggiamento data dalle micro bolled’aria.

Queste particelle solide vengono trascinatedalle lame pulenti e scaricati per gravità nelcanale di scarico fanghi caratterizzato da una coclea che li invia al trattamento successivo . Leparticelle più pesanti si accumuleranno velocemente sul fondo del serbatoio, le lame pulentiattaccate azionate meccanicamente raschiano il fondo del serbatoio e scaricano le particelleaccumulate in un canale dove attraverso una ed una pompa di sollevamento i fanghi vannoinviato al trattamento successivo .

ESTRATTORE FANGHI FLOTTATI

La funzione principale del raschiatore di superficie è quella di convogliare le sostanze flottatepresenti nel serbatoio all’interno di una rete di raccolta e di trasporto. Questa apparecchiatura èrealizzata in acciaio inossidabile ed è costituita da un gruppo motoriduttore di comando chemette in rotazione l’albero . Il cucchiaio lavora in modo rotazionale prelevando dalla superficiedel serbatoio di flottazione le particelle flottate , mentre l’avanzamento sulla superficie è data daun motoriduttore a giri variabile che avanza sul bordo vasca.

ESTRAZIONE DEI FANGI SEDIMENTATI (versione R)

La funzione principale del raschiatore di fondo è quella di raccogliere e convogliare il fango che siè depositato sul fondo in una canaletta trasversale posta ad un’estremità del serbatoiorettangolare. Questa apparecchiatura, realizzata principalmente in materiale plastico (resinatermoplastica additivata con fibra di vetro), è sostanzialmente costituita da un gruppomotoriduttore di comando che, tramite una prima catena motrice, mette in rotazione l’albero ditrascinamento di una coppia di catene operatrici. Le due catene operatrici sono guidate da unaserie di coppie di pignoni dentati posizionati su supporti laterali fissati alle pareti.

Sul fondo esulle pareti della vasca si trovano gli appoggi di scorrimento, ad usura, delle raschie.Fra una catena e l’altra è montato un adeguato numero di raschie.Il sistema è dotato di un meccanismo di tensionamento automatico delle due catene operatrici.All’interno della canaletta trasversale, si trova una coclea di trasporto orizzontale che accoglie ilfango prelevato dalle raschie e lo convoglia verso una zona di raccolta dove una pompa provvedeal trasporto del materiale verso l’impianto di trattamento. La coclea è dotata di un gruppomotoriduttore, posizionato al di fuori del serbatoio, che con una catena motrice mette inrotazione il sistema di trasporto.

SATURATORE G.D.A.

Il sistema di pressurizzazione è composto da una pompa a pressione media, un reattore dipressurizzazione chiamato saturatore G.D.A. (reattore di dissolvimento gas) e da uncompressore d’aria. All’interno del G.D.A avviene la saturazione dell’aria nell’acqua. L’aria richiestaper saturare ulteriormente l’acqua viene iniettata attraverso una membrana a pori speciali da uncompressore d’aria. La fase di saturazione dell’aria è molto importante, perché è qui che avvienela produzione delle micro bolle che flotteranno le particelle. Nel G.D.A abbiamo la saturazionedell’aria nell’acqua a una pressione di 6 bar.

L’acqua saturata, prima di entrare nel processo,passa attraverso una valvola di frizione che porterà l’acqua a pressione atmosferica e faciliterà laformazione e lo sviluppo delle micro bolle. Queste avranno un diametro di 40-100 µm.Il significato della quantità di micro bolle d’aria rilasciate dal reattore di dissolvimento gas èevidente. È necessario progettare l’unità di flottazione in modo che la relazione tra l’aria e i solidi(A/7) abbia una corretta reazione di flottazione. I calcoli teorici sono fatti prendendo inconsiderazione la relazione tra il numero delle bolle d’aria, il numero di collisioni andate a buonfine con l’unione tra le particelle e le bolle e il numero di particelle presenti nell’acqua.L’esperienza sul campo ha dimostrato che la relazione teorica A/S non è facilmente calcolabile.

Ciò è dovuto a vari fattori: è altamente dipendente dal grado di muscolazione, da fattori direcisione, alla coalescenza delle bolle d’aria e alla mancata unione tra le particelle e le bolle d’aria.Per tale motivo è sempre necessario fornire un quantitativo d’aria superiore a quella previstadalla teoria. Di solito l’obiettivo è di ultra saturare l’acqua delicatamente, usando in questoreattore di pressurizzazione sistemi che spurgano fuori gli eccessi di acqua fornita.In ogni caso è necessario avere sistemi di controllo e regolare il quantitativo di aria data all’acquaperché un eccesso potrebbe danneggiare il processo di flottazione.

CARATTERISTICHE DELLE MACCHINE CON SUPERFICIE CIRCOLARE
(FLOTCAR “C”)

Le vasche possono essere realizzate in cemento armato o in acciaio.
Sono previste macchine standard fino a 20 m di diametro, il che permette di ottenere massime
Le vasche possono essere realizzate in cemento armato o in acciaio.Sono previste macchine standard fino a 20 m di diametro, il che permette di ottenere massimeprestazioni ai minimi costi.Le unità possono essere a trazione centrale o periferica la motorizzazione può essere a velocitàvariabile o costante.

Con un funzionamento temporizzato si può regolare la quantità di flottatorimosso ed assicurargli la massima concentrazione.Tutte le unità sono fomite di un sistema di raschiatura di fondo per la rimozione dei materialinonflottabili. Per ogni applicazione viene selezionato il sistema ed il tipo corretto dipressurizzazione. La pressione del flusso pressurizzato viene ridotta poco prima dell’ingressonell’unità, al fine di assicurare la completa miscelazione dell’affluente con il flusso stesso, con ilminimo di turbolenza e di coalescenza dell’aria Ubera. La miscela aria-acqua-solidi è distribuitadalla camera di diffusione, in modo uniforme per tutta l’area dell’unità circolare.La corretta idraulica del sistema è stata sperimentata in varie applicazioni, sia dichiarificazione che d’ispessimento.

CARATTERISTICHE DELLE MACCHINE SUPERFICIE RETTANGOLARE
(FLOTCAR “R”)

La particolare realizzazione della camera d’ingresso permette la completa miscelazionedell’affluente con il flusso pressurizzato.Quando sono richiesti dei coadiuvanti chimici di flottazione, questi devono essere aggiunti nellacamera di miscelazione. La valvola di contropressione è posizionata in modo da ridurre la pressionedel flusso pressurizzato, all’interno della camera di miscelazione. Questo evita la diminuzioned’efficienza dovuta alla coalescenza delle bolle d’aria nelle tubazioni esterne e nei raccordi.Le unità di flottazione sono provviste di un comparto di raccolta del flottato, con il fondo inclinato.

Questo fornisce una sufficiente con capacità di stoccaggio che elimina la necessità di una vasca diraccolta separata. La vasca può essere realizzata in cemento armato o in acciaio, così come possonoessere utilizzate vasche esistenti, con un’ampia scelta di dimensione, per ogni applicazione.Il sistema di pressurizzazione è scelto a seconda dell’applicazione richiesta e, grazie alla suaparticolare concezione, necessita della minima portata da pressurizzare, contribuendo a ridurre icosti, sia iniziali che di funzionamento. La possibilità di variare la velocità dello schiumatore,unitamente alla regolazione del livello liquido, assicurano il massimo controllo nella rimozione delflottato.

È previsto un raschiatore di fondo a richiesta per la rimozione dei materiali non flottabili. Sempre a richiesta può essere fornita una coclea per il trasporto del fango su un fianco della vasca. Per la rimozione del materiale flottato è fornito uno schiumatore con lame munite di bavette in gomma.

FLOTCAR R50 con pacco lamellare

Una scarsa manutenzione è assicurata dall’azionamento diretto dei raschiatori , gli alberi ditrascinamento del raschiatore di fondo non prevedono premistoppa. Le unità di flottazione compatte vengono spedite completamente assemblate e richiedono il minimo intervento per lamessa in marcia

CONSIDERAZIONI GENERALI DI PROGETTO

Le variabili di progetto per le unità di flottazione, comprendono:

• sistema di pressurizzazione
• portata di riciclo
• carico idraulico
• carico dei solidi
• tempo di detenzione

Il carico dei solidi diventa la variabile fondamentale quando si dimensiona un flottatore per l’ispessimento dei fanghi (da 10 a 25 kg/h/m2).
Il grado di pressurizzazione è generalmente mantenuto a 4-5 bar.
Per il pretrattamento di acque di scarico ricche di olii, si applica un rapporto di riciclo del 30-40%, un carico idraulico da 2,4 a 9,6 m3/h/m2 (riciclo incluso) ed un tempo di detenzione compreso tra i 20 e i 40 minuti.

Tabella tecnica modelli “ flotcar superficie circolare ”

Tabella tecnica modelli “ flotcar superficie rettangolare ”