Procedimiento para la clarificación por flotación de aguas difíciles.

Procedimiento para la clarificación por flotación de aguas difíciles,

cuya turbidez es superior a 30 NTU y laconcentración en materias en suspensión MES es superior a 30 mg/L, en particular de aguas superficiales cargadaso de aguas residuales urbanas o bien industriales, de aguas pluviales y, en general, de todos los tipos de aguasdifícilmente flotables, en particular de fuerte contenido de materias minerales, o para la clarificación de todos lostipos de aguas que necesitan la inyección de un adyuvante de floculación y que preceden a filtros o tecnologías demembranas como la ultrafiltración, que comprende

- una etapa de coagulación (A1), en el transcurso de la cual se inyecta una dosis de 10 a 70 % en peso de ladosis total de coagulante (1) en el agua a tratar, estando constituido el coagulante de cationes trivalentes,en particular sales de hierro o de aluminio,

- una etapa de floculación (B), en el transcurso de la cual se efectúa una inyección de floculante (2) en elagua, después de la etapa de coagulación, para aglomerar las partículas en suspensión en forma deflóculos, comprendiendo esta etapa de floculación:

- la inyección de floculante en una zona (B1) de mezcla del floculante (2),

- seguida de una segunda inyección de coagulante (1a), de 30 a 90 % en peso de la dosis total, efectuadacurso debajo de la inyección del floculante, en una zona de mezcla (A2),

- el aumento del volumen de los flóculos (3), adaptados a una flotación en una sola etapa, en una zona (B2),a continuación de la zona de mezcla (A2),

- y, por último, una etapa (C) de separación por flotación, en el transcurso de la cual, en un aparato deflotación, el agua floculada es mezclada con una emulsión de micro-burbujas de gas, generalmente de aire,que se enganchan en los flóculos y los hacen subir a la superficie, donde son recogidos y evacuadosmientras el agua clasificada es evacuada por el fondo del aparato de flotación.

Procedimiento para la clarificación por flotación de aguas difíciles La invención se refiere a un procedimiento para la clarificación por flotación de aguas difíciles, en particular de aguas superficiales cargadas o de aguas residuales urbanas o bien industriales, de aguas pluviales y, en general, de todos los tipos de aguas difícilmente flotables, en particular de fuerte contenido de materias minerales, o para la clarificación de todos los tipos de aguas que necesitan la inyección de un adyuvante de floculación y que preceden a filtros o tecnologías de membranas como la ultrafiltración, que comprende

- una etapa de coagulación, en el transcurso de la cual se inyecta una dosis de coagulante en el agua a tratar,

- una etapa de floculación, en el transcurso de la cual se efectúa una inyección de floculante en el agua, después de la etapa de coagulación, para aglomerar las partículas en suspensión en forma de flóculos,

- luego una etapa de flotación, en el transcurso de la cual, en un aparato de flotación, el agua floculada es mezclada con una emulsión de micro-burbujas de gas, generalmente de aire, que se enganchan en los flóculos y los hacen subir a la superficie, donde son recogidos y evacuados mientras el agua clasificada es evacuada por el fondo del aparato de flotación.

Más particularmente, la invención se refiere a un procedimiento de flotación para la clarificación de aguas, cuya turbidez es superior a 30NTU y la concentración en materias en suspensión MES es superior a 30 mg/l. Además, a la vista de las consecuencias inesperadas de la invención, su aplicación se puede extender incluso a las aguas difíciles.

La flotación es una tecnología de clarificación (separación sólido – líquido) que constituye una alternativa a la decantación, al menos para ciertos tipos de agua.

Según esta tecnología de flotación, las etapas de coagulación y de floculación permiten en un primer tiempo aglomerar las partículas en suspensión en forma de flóculos. Luego el agua floculada es mezclada con una “leche” (es decir una emulsión) de micro-burbujas de gas, generalmente de aire, cuyo diámetro medio está comprendido entre 40 y 50 micras. Estas micro-burbujas se enganchan a los flóculos que, aleadas de esta manera, tienen tendencia a subir hacia la superficie del aparato de flotación llamado flotador) donde se acumulan para formar una torta o lecho de lodo. Los lodos son recogidos en la superficie del aparato de flotación, mientras que el agua clarificada es evacuada por el fondo del aparato.

Una parte del agua clarificada es bombeada (caudal generalmente comprendido entre 5 y 15 % del caudal de agua a tratar en clarificación) , a una presión del orden de 4 x 105 a 6 x 105 Pa (4 a 6 bares) en un balón específico, llamado balón de presurización en el que el aire se disuelve en gran cantidad, es decir, según una concentración igual a 3 a 5 veces la concentración máxima del aire en el agua a la presión atmosférica. Para una expansión súbita a la presión atmosférica, en el aparato de flotación, el aire es colocado en condición de sobre saturación y genera microburbujas. Los sistemas de expansión son colocados en una zona específica, en la que se asegura la mezcla de las micro-burbujas con el agua floculada.

Según la tecnología de decantación, un flóculo debe ser denso y/o de tamaño grande para ser físicamente separado del agua en un decantador, cayendo hacia el fondo.

Por el contrario, según la tecnología de flotación, es suficiente que el flóculo esté bien formado para que pueda ser separado por flotando, de ahí la importancia de las etapas preliminares de coagulación y de floculación.

La coagulación consiste en la adición de un reactivo, el coagulante (de cationes trivalentes) , principalmente sales de hierro o de aluminio, que permite la desestabilización de las partículas coloidales presentes en el agua y la neutralización de todas las cargas electronegativas de estas partículas. En el transcurso de esta etapa, las partículas neutralizadas comienzan a aglomerarse para formar micro-flóculos. Estos micro-flóculos son demasiado pequeños para decantarse e incluso demasiado pequeños para engancharse a las micro-burbujas.

En todos los casos, una etapa de floculación es necesaria para incrementar el tamaño de estos flóculos. Una etapa de floculación por agitación mecánica, o de floculación estática permite alcanzar el tamaño del flóculo crítico para que se enganche en las micro-burbujas.

Durante esta etapa de floculación, la inyección de un adyuvante de floculación (polímero, polímero mineral tal como sílice activada, polímero natural, tal como almidón o alginato, o más generalmente polímero de síntesis) es necesaria a veces, pero es indispensable para la clarificación de las aguas superficiales cargadas. El adyuvante de floculación permite favorecer la aglomeración de los flóculos demasiado pequeños con el fin de formar flóculos de tamaño suficiente para flotar, pero permite igualmente dar cohesión al flóculo. De esta manera, después de la flotación de estos flóculos, los lodos formados son más estables. Sin embargo, la adición de un adyuvante de

floculación puede implicar la decantación de flóculos en los floculadotes y a veces incluso en la zona de flotación, particularmente si la carga entrante de materias en suspensión (MES) es demasiado grande.

Por lo tanto, las aplicaciones de la flotación están a veces limitadas a la clarificación de aguas poco cargadas (es decir, cuya turbidez es inferior a 40NTU y la concentración en materias en suspensión MES es inferior a 30 mg/l) , en particular aguas de lago, de sondeo, agua del mar o la clarificación de efluentes industriales específicos o a la clarificación de aguas de lavado de filtros biológicos. Hasta ahora, la técnica de flotación no ha podido ampliar eficazmente su campo de aplicación a campo amplio de las aguas superficiales cargadas en materias en suspensión de más de 30 mg/l, de fuerte porcentaje de materias minerales de aproximadamente 50 %, como las aguas de río, pero tampoco al campo de las aguas residuales, de las aguas de lavado, de las aguas pluviales. En efecto, es difícil, incluso imposible, hacer “flotar” partículas densas y/o de gran tamaño.

No obstante, se ha realizado tentativas ! Flotadores clásicos han sido equipados con rascadores de fondo para recuperar los lodos decantados. Sin embargo, el agua clarificada está cargada y el paso del rascador degrada todavía más la calidad del agua flotada poniendo en suspensión una parte de los lodos decantados.

! Nuevos flotadores, principalmente según la solicitud de patente FR 2 837 197, integran un pre-decantador en el floculador y pueden responder en parte al problema. La tasa de materias en suspensión que entran en el flotador se reduce debido a la eliminación de una gran parte de estas materias en el pre-decantador.

! La patente europea EP1533277 divulga un procedimiento de flotación según el estado de la técnica.

Ahora bien, en los dos casos precedentes, se comprueba que más allá de un umbral crítico de materias entrantes en el flotador alrededor de 30 mg/l para los flotadores clásicos y de 100 mg/l para los flotadores que integran un predecantador, las micro-burbujas tienen dificultad para engancharse sobre los flóculos. En efecto, estos lodos compuestos de una tasa fuerte de materias minerales son densos y presentan así poca superficie para el enganche de las micro-burbujas. Los lodos flotados son inestables, tienen tendencia a descolgarse y trozos de torta contaminan todavía más el agua clarificada.

Según las reglas de la técnica, en los procedimientos anteriores mencionados, el coagulante es inyectado de una vez en una mezcladora en línea (mezcladora estática, …) o en una mezcladora agitada (flash mix, …) y siempre curso arriba de la inyección del floculante.

La invención tiene por objeto, sobre todo, proporcionar un procedimiento que permite clarificar por flotación aguas cargadas de materias en suspensión de más de 30 mg/l (equivalente aproximadamente a 30NTU) o más de más de 100 mg/l (equivalente aproximadamente a 100NTU) , siguiendo la integración o no de un pre-decantador curso arriba de la flotación, conservando una calidad óptima del agua flotada y esto cualquiera que sea el tipo de flotador, clásico o con pre-decantador integrado.

La invención propone aplicar el coagulante en dos puntos:

- una primera dosis... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la clarificación por flotación de aguas difíciles, cuya turbidez es superior a 30 NTU y la concentración en materias en suspensión MES es superior a 30 mg/L, en particular de aguas superficiales cargadas o de aguas residuales urbanas o bien industriales, de aguas pluviales y, en general, de todos los tipos de aguas difícilmente flotables, en particular de fuerte contenido de materias minerales, o para la clarificación de todos los tipos de aguas que necesitan la inyección de un adyuvante de floculación y que preceden a filtros o tecnologías de membranas como la ultrafiltración, que comprende

- una etapa de coagulación (A1) , en el transcurso de la cual se inyecta una dosis de 10 a 70 % en peso de la 10 dosis total de coagulante (1) en el agua a tratar, estando constituido el coagulante de cationes trivalentes, en particular sales de hierro o de aluminio,

- una etapa de floculación (B) , en el transcurso de la cual se efectúa una inyección de floculante (2) en el agua, después de la etapa de coagulación, para aglomerar las partículas en suspensión en forma de flóculos, comprendiendo esta etapa de floculación:

- la inyección de floculante en una zona (B1) de mezcla del floculante (2) ,

- seguida de una segunda inyección de coagulante (1a) , de 30 a 90 % en peso de la dosis total, efectuada curso debajo de la inyección del floculante, en una zona de mezcla (A2) ,

- el aumento del volumen de los flóculos (3) , adaptados a una flotación en una sola etapa, en una zona (B2) , a continuación de la zona de mezcla (A2) ,

- y, por último, una etapa (C) de separación por flotación, en el transcurso de la cual, en un aparato de flotación, el agua floculada es mezclada con una emulsión de micro-burbujas de gas, generalmente de aire, que se enganchan en los flóculos y los hacen subir a la superficie, donde son recogidos y evacuados mientras el agua clasificada es evacuada por el fondo del aparato de flotación.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el agua bruta a tratar por los flotadores precedidos de un pre-decantador presenta una turbidez superior a 100 NTU y una concentración en materias en suspensión MES superior a 100 mg/L.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que se aplica a un agua bruta a tratar que es difícil y necesita la inyección de un adyuvante de floculación, precediendo el tratamiento según el procedimiento a filtros o tecnologías de membrana como la ultrafiltración.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la distribución de la dosis total de coagulante se realiza aproximadamente al 50 % para cada una de las dos inyecciones.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, según el cual durante la etapa de flotación, la emulsión de micro-burbujas se obtiene bombando una fracción del agua clarificada y presurizándola en un balón (P) para disolver una gran cantidad de gas, principalmente de aire, y generar las micro-burbujas por expansión del líquido presurizado en el aparato de flotación, caracterizado porque la presión de presurización en el balón (P) se reduce hasta 4 bares.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, según el cual durante la etapa de flotación, la emulsión de micro-burbujas se obtiene bombeando una fracción del agua clarificada y presurizándola en un balón (P) para disolver una gran cantidad de gas, principalmente de aire, y generar las micro-burbujas por expansión del líquido presurizado en el aparato de flotación, caracterizado porque la presión de presurización en el balón (P) se selecciona suficientemente estable para que el tamaño de las micro-burbujas sea al menos igual a 60 ∀m.