Gestión y tratamiento de agua | Water management and treatment www.futurenviro.es | Abril-Mayo April-May 2022 31 Las aguas superficiales, marinas y residuales contienen sólidos en suspensión y contaminantes disueltos y suspendidos, que deben ser separados para que el agua potable o vertida cumpla estrictamente con las regulaciones ambientales. Es por este motivo que las tecnologías enfocadas a mejorar la calidad final de las aguas residuales y potables son materia de continua investigación. Un ejemplo de ello es la flotación, una operación utilizada para separar sólidos y líquidos inmiscibles suspendidos en una fase líquida. Sistemas convencionales de generación de microburbujas en procesos de flotación Entre los diferentes procesos de flotación, destaca la flotación por aire disuelto (dissolved air flotation, DAF), una de las tecnologías más ampliamente utilizadas para la eliminación de sólidos de baja densidad, algas, hidrocarburos, aceites, grasas, etc., que la sedimentación no puede eliminar en aplicaciones como el tratamiento de agua para consumo, agua de proceso y aguas residuales. En la tecnología DAF, la flotación de los sólidos se consigue introduciendo microburbujas, generalmente de aire, en la fase líquida. Dichas microburbujas, cuyo tamaño típico oscila entre 10 y 100 micrómetros, se generan por cavitación de aire que previamente se ha disuelto en una corriente de agua tratada por el DAF. La corriente de agua, rica en aire disuelto, es llevada al DAF, donde se provoca una disminución controlada de presión. La diferencia de presión repentina a ambos lados del sistema generador precipita el aire de la solución y crea microburbujas, que se adhieren a los sólidos y los hacen flotar hasta la superficie de la zona de flotación, donde se pueden eliminar con facilidad. Por su parte, el agua sin sólidos se recoge en la parte inferior del DAF. En un proceso DAF, los sistemas convencionales de generación de microburbujas presentan problemas en cuanto al tamaño de microburbujas y la relación existente entre dicho tamaño y las presiones de trabajo, tanto de la columna de agua como la de operación. Esto es un factor importante, ya que el tamaño de las burbujas influye directamente en su capacidad de flotar los sólidos/contaminantes, los cuales han de ser eliminados en la parte superior y mantenerse durante el tiempo necesario para su eliminación, así como realizar su función como manto filtrante de los sólidos que no se hayan adherido a las burbujas. En resumen, el tamaño de las burbujas incide directamente en la calidad del efluente de un DAF, y de forma más importante en el DAF de alta carga y alta eficiencia como el de ACCIONA (ULTRADAF®). Las instalaciones que llevan a cabo este proceso requieren de un compresor que aporta aire a 5-8 bar, un saturador, es decir, una cámara presurizada con un sistema de recirculación para forzar la disolución del aire hasta saturar la fase acuosa, y un sistema para controlar la presión al liberar la corriente de agua saturada (boquillas convencionales). Por tanto, tratándose de un sector en el que la eficiencia energética y la sostenibilidad cada vez tiene mayor importancia, las soluciones existentes tienen un impacto significativo en los costes de inversión y un considerable consumo energético. Por otro lado, los sistemas generadores convencionales no son fácilmente escalables para soportar diferentes condiciones de trabajo, Surface water, seawater and wastewater contain suspended solids and dissolved and suspended pollutants, which must be separated in order for drinking or discharged water to comply fully with environmental regulations. For this reason, technologies aimed at improving the final quality of wastewater and drinking water are the subject of continuous research. An example is flotation, an operation used to separate immiscible solids and liquids suspended in a liquid phase. Conventional microbubble generation systems in flotation processes Dissolved Air Flotation (DAF) stands out amongst the different flotation processes. DAF is one of the most widely used technologies for the removal of low-density solids, algae, hydrocarbons, oils, grease, etc., which cannot be removed by sedimentation in drinking water, process water and wastewater treatment processes. In DAF technology, flotation of solids is achieved by introducing microbubbles, usually air, into the liquid phase. These microbubbles, typically between 10 and 100micrometres in size, are generated by cavitation of air that has previously been dissolved in a streamof water treated by the DAF system. The water stream, rich in dissolved air, is drawn into the DAF system, where a controlled pressure drop is triggered. The sudden pressure difference on both sides of the generator systemprecipitates the air from the solution and creates microbubbles, which attach themselves to the solids and float them to the surface of the flotation zone, where they can be easily removed. The solids-free water is collected from the bottomof the DAF system. In a DAF process, conventional microbubble generation systems have problems in terms of microbubble size and the relationship betweenmicrobubble size and working pressures, both water column pressure and operating pressure. This is an important factor, as the size of the bubbles directly influences their ability to float solids/pollutants, which have to be removed at the top and kept there for the time necessary prior to their removal. Bubble size also affects the capacity of the bubbles to act as a filter bed for solids that have not adhered to them. In summary, the size of the bubbles has a direct impact on the quality of the effluent from a DAF unit, and this impact is more significant in high-load, highefficiency DAF systems such as the ACCIONA system (ULTRADAF®). The facilities that carry out this process require a compressor that supplies air at 5-8 bar, a saturator, i.e., a pressurised chamber with a recirculation system to force the dissolution of the air until the aqueous phase is saturated, and a system to control the pressure when releasing the saturated water stream (conventional nozzles). Therefore, in a sector where energy efficiency and sustainability are becoming increasingly important, existing solutions have a notable impact on investment costs and require significant energy consumption. Moreover, conventional microbubble generating systems are not easily scalable to adapt to different operating conditions, establishing a specific type of system for specific operating conditions to maintain high efficiency performance. Other DIFFUSAIR®, UN INNOVADOR DISPOSITIVO PARA LA GENERACIÓN DE MICROBURBUJAS EN PROCESOS DE FLOTACIÓN DIFFUSAIR®, AN INNOVATIVE DEVICE FOR THE GENERATION OF MICROBUBBLES IN FLOTATION PROCESSES
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