O problema do tratamento de efluentes é relevante há muitas décadas. A dificuldade está na obsolescência de métodos e equipamentos, bem como no surgimento de novos produtos químicos em produtos químicos domésticos e na produção, exigindo abordagens completamente novas para sua remoção de águas residuais. Um dos métodos universais de tratamento de efluentes é a flotação. Dependendo das características do poluente, requer apenas a substituição dos reagentes e a correção das condições do processo.
Tratamento de águas residuais
Este método tem sido usado com sucesso para tratar águas residuais contendo fibras, derivados de petróleo, óleos e gorduras e outras substâncias pouco solúveis em água. As águas residuais são primeiramente transferidas para suspensão e emulsão usando substâncias especiais.
O processo de flotação depende da capacidade das bolhas de gás se prenderem às partículas, ajudando-as a flutuar na superfície do líquido.
Princípios gerais do método
O ato mais simples de flutuação é o anexopartículas insolúveis (por exemplo, mineral, óleo ou qualquer outro) às bolhas de ar. O sucesso da purificação depende da taxa na qual uma ligação é formada entre a partícula e as bolhas, da força dessa ligação e da duração da existência desse complexo. O que, por sua vez, é determinado pela natureza das partículas, a tendência de molhar com água e as características de sua interação com os reagentes. Assim, a flutuação é um processo que depende de muitos fatores.
Um ato elementar pode ser realizado através de um dos seguintes mecanismos:
- bolhas são formadas imediatamente em partículas suspensas;
- As partículas de suspensão se ligam a uma bolha de gás quando colidem com ela;
- uma pequena bolha é formada na superfície da partícula, que se combina com outra após a colisão e aumenta de volume.
O complexo, que se forma durante o processo de flotação, em um meio praticamente imóvel, só pode flutuar sob a condição de que a força de elevação da bolha de gás seja maior que o peso da partícula. Isso levará à formação de uma camada de espuma na superfície da água tratada.
Além disso, as áreas de superfície de bolhas e partículas no ponto de contato devem estar em uma determinada proporção. As forças adesivas aumentam proporcionalmente ao tamanho das partículas ao quadrado, pois o perímetro de sua conexão é limitado pelo tamanho da maior de suas faces. E a força de separação depende diretamente da massa da partícula poluente (ou seja, suas dimensões lineares em um cubo). Assim, quando um determinado tamanho de partícula é atingido, as forças de desprendimento excedem as forças de aderência. Então paraO sucesso do tratamento de efluentes por flotação é importante não apenas pela natureza da relação da suspensão com as bolhas, mas também pelo seu tamanho.
Maneiras de saturar água com bolhas
Existem muitas técnicas que garantem o aparecimento de bolhas de gás nas águas residuais. Os principais métodos usados na flotação são:
- Método de compressão (ou pressão) baseado no aumento da solubilidade do ar em água com o aumento da pressão.
- Método mecânico baseado na mistura intensiva de líquido com ar.
- Passagem de águas residuais através de materiais porosos, causando sua dispersão.
- Método elétrico baseado na eletrólise da água, acompanhada pelo aparecimento de bolhas de gás.
- Um processo químico que causa a formação de bolhas durante as reações químicas de certos reagentes com componentes de águas residuais.
- Método a vácuo caracterizado pela redução de pressão.
Flotação de pressão
É o mais eficaz para a extração de suspensões finas e coloidais de baixa concentração. A água purificada é saturada com ar sob pressão de até 7 MPa em um reator especial - saturador. Após a liberação da água, a pressão cai bruscamente para o normal (atmosférico), o que provoca um intenso processo de bolhas de ar.
Para aumentar significativamente a eficiência do tratamento de água, a flotação é combinada com coagulação e floculação. Ambas estas abordagenscontribuem para um aumento no tamanho das partículas não dissolvidas. Os coagulantes são compostos inorgânicos, geralmente sais de ferro férrico ou alumínio, e algumas substâncias orgânicas. Os floculantes são polímeros especiais cujas moléculas em meio aquoso formam uma rede carregada capaz de atrair partículas poluentes, o que leva ao aparecimento de agregados floculantes.
Instalações e diagramas de fluxo
As instalações que realizam flutuação por pressão podem ser colocadas não apenas em ambientes internos, mas também fora deles. Assim, os primeiros são adequados para pequenos volumes, se o consumo de água não for superior a 20 m3/h, enquanto os segundos têm uma capacidade muito maior. A colocação combinada de estruturas geralmente é organizada quando objetos grandes, por exemplo, um saturador e uma célula de flutuação, estão ao ar livre e as bombas estão dentro de casa.
No caso de instalações em condições de possível diminuição da temperatura do ar para valores negativos, é necessário prever um sistema de aquecimento por espuma. Uma planta de flotação por compressão clássica consiste nos seguintes equipamentos:
- Bomba para abastecimento de líquido.
- Compressor para fornecer ar (ou qualquer gás) ao sistema de tratamento de água.
- Saturador (seu outro nome é um tanque de pressão), no qual o ar é dissolvido em águas residuais.
- Câmaras de flotação, se o processo prevê a etapa de engrossamento de partículas suspensas.
- Dispositivo reagente, incluindo dispositivos para dosagem emisturando os reagentes com o líquido a ser purificado.
- O sistema de controle do processo de limpeza.
Esquemas tecnológicos envolvendo tratamento de efluentes por flotação sob pressão podem ser:
- Cocorrente, quando todo o volume do líquido a ser purificado passa pelo saturador.
- Recirculação, quando apenas 20 - 50% do líquido clarificado passa pelo saturador.
- Fluxo parcialmente direto, quando cerca de 30 -70% da água bruta entra no saturador, e o restante é alimentado diretamente na câmara de flutuação.
Ao escolher um desses esquemas, são levadas em consideração as propriedades físicas e químicas do efluente tratado, os requisitos de grau de tratamento, condições locais e indicadores econômicos.
Eletroflotação
Esse método começou a ser usado na segunda metade do século XX. Então verificou-se que os gases de eletrólise são muito mais eficazes que os gases inertes ou o ar no aumento da intensidade da flotação. Isso permite isolar produtos petrolíferos insolúveis em água, óleos lubrificantes, compostos pouco solúveis de metais pesados e não ferrosos, que formam emulsões estáveis em águas residuais. Mas, além dos gases de eletrólise, a remoção de algumas impurezas é afetada por um campo elétrico criado artificialmente no qual partículas carregadas se movem em direção a eletrodos de cargas opostas.
As desvantagens significativas da eletroflotação são a baixa produtividade, alto custo dos eletrodos, desgaste e contaminação e risco de explosão.
Método de fracionamento da espuma
Resume-se à adsorção de substâncias tensoativas dissolvidas (surfactantes) em bolhas de gás subindo através da solução. Neste caso, a espuma é formada de forma intensiva, enriquecida com a substância adsorvida.
Uma importante área de aplicação para este tipo de flotação é a purificação de água de detergentes usados em lavanderias. Também é adequado para separar o lodo ativado do tratamento bioquímico.
Molho de minério
O processo de flotação é utilizado com sucesso no processamento primário de todos os tipos de minérios, o que possibilita a separação de uma fração valiosa com alto teor de metal ou seus compostos. Baseia-se nas diferenças nas propriedades da superfície dos minerais separados.
Flotação de minério é um processo de três fases:
- fase sólida é um mineral triturado;
- fase líquida é polpa;
- a fase gasosa é formada por bolhas de ar que passam pela polpa.
A flutuação pode ser espumosa, peluda ou oleosa, dependendo da forma do produto formado na superfície da fase líquida.
