Un sistema di flottazione ad aria disciolta (DAF) rimuove olio, grasso e solidi sospesi dalle acque reflue facendoli galleggiare in superficie anziché lasciarli depositarsi sul fondo. Ciò avviene grazie a nuvole di microscopiche bolle d’aria che si aggrappano alle sostanze contaminanti e le trasportano verso l’alto, dove uno skimmer le raccoglie. Questa guida illustra in dettaglio, fase per fase, il funzionamento di un sistema DAF e cosa distingue un impianto in grado di raggiungere i propri obiettivi di trattamento da uno che non li raggiunge.
È destinato agli ingegneri e agli operatori di impianto incaricati di specificare o risolvere i problemi di un'unità DAF. Se siete interessati all'apparecchiatura stessa, consultate il nostro sistema di flottazione ad aria disciolta pagina dedicata ai modelli e alle specifiche tecniche.
Che cos’è un sistema di flottazione ad aria disciolta?
Un sistema di flottazione ad aria disciolta (DAF) è un separatore solido-liquido che utilizza minuscole bolle d’aria per portare in superficie le sostanze sospese e consentirne la rimozione. Rappresenta la soluzione standard quando i contaminanti sono più leggeri dell’acqua o hanno una densità vicina a quella dell’acqua — oli, grassi, fibre e solidi coagulati chimicamente che si depositano lentamente o non si depositano affatto. Il DAF è ampiamente utilizzato per ridurre i solidi sospesi, diminuire il COD e il BOD e rimuovere l’olio prima che l’acqua venga riutilizzata o scaricata.
L'idea di base è semplice: far galleggiare la sostanza contaminante. I chiarificatori a gravità attendono che i solidi si depositino sul fondo, un processo lento e inefficace nel caso di materiali leggeri. Il sistema DAF inverte la direzione, legando aria galleggiante ai solidi in modo che questi affiorino in pochi minuti anziché in ore.
In breve: La tecnologia DAF fa galleggiare gli agenti contaminanti grazie alle microbolle, anziché farli depositare sul fondo: è più veloce ed è efficace su oli e solidi leggeri che la gravità non riesce a trattenere.
Come funziona un sistema DAF, passo dopo passo
Un sistema DAF funziona saturando un flusso d'acqua con aria sotto pressione, per poi rilasciare tale pressione in modo da formare microbolle che si attaccano ai solidi coagulati e li fanno galleggiare in superficie. Le cinque fasi riportate di seguito descrivono l'intero ciclo, dall'affluente grezzo all'effluente pulito.
1. Coagulazione e flocculazione
Le acque reflue non trattate entrano innanzitutto in una zona di reazione chimica dove un coagulante, come il PAC, neutralizza la carica delle particelle fini, mentre un flocculante, come il PAM, le agglomera in flocchi più grandi e più leggeri. È qui che ha inizio una buona flottazione: le bolle si attaccano ai flocchi molto più facilmente che alle particelle fini disperse, quindi il dosaggio e la miscelazione determinano il limite massimo di rimozione.
2. Dissoluzione in aria sotto pressione
Una pompa di ricircolo preleva l'acqua trattata pulita e la convoglia in un serbatoio di aria disciolta, dove un compressore immette aria sotto pressione (in genere 400–600 kPa). Sotto pressione, nell’acqua si dissolve una quantità di aria molto maggiore rispetto a quella che potrebbe contenere in condizioni atmosferiche. Quest’acqua satura d’aria è il motore dell’intero processo.
3. Rilascio di microbolle
L’acqua satura d’aria passa attraverso una valvola di rilascio nella zona di contatto a pressione normale. L’improvviso calo di pressione costringe l’aria disciolta a fuoriuscire dalla soluzione sotto forma di una nube di microbolle, con un diametro tipicamente compreso tra 10 e 30 μm. Più le bolle sono piccole e uniformi, maggiore è la loro superficie e migliore è la loro adesione ai solidi: un dispositivo di rilascio ad alta efficienza è proprio quello che produce bolle fini e uniformi.
4. Flottazione e separazione
Nelle zone di contatto e di separazione, le microbolle si attaccano ai fiocchi coagulati. Man mano che le bolle si accumulano, l’aggregato di fiocchi e bolle diventa più leggero dell’acqua e sale in superficie, formando uno strato di schiuma. L’acqua chiarificata si raccoglie nella zona dell’acqua pulita sottostante.
5. Separazione delle scorie e scarico dell'acqua pulita
Uno skimmer di superficie raccoglie la schiuma galleggiante e la convoglia in un canale di fango per la disidratazione, mentre l’acqua chiarificata viene prelevata dal fondo e convogliata alla fase successiva oppure riutilizzata. Una parte dell’acqua pulita ritorna alla pompa di ricircolo per preparare la successiva partita di acqua saturata d’aria, e il ciclo continua.
Componenti principali di un sistema DAF
Ogni componente di un sistema DAF svolge una funzione specifica nel ciclo di galleggiamento e separazione. La tabella sottostante illustra le funzioni dei principali componenti.
| Componente | Funzione |
|---|---|
| Serbatoio per reazioni chimiche | Coagulazione e flocculazione di solidi fini in fiocchi |
| Pompa di ricircolo | Invia acqua pulita al serbatoio dell'aria disciolta |
| Compressore d'aria | Fornisce aria compressa per la dissoluzione |
| Serbatoio ad aria disciolta | Satura l'acqua con aria sotto pressione |
| Dispositivo di rilascio di microbolle | Riduce la pressione per formare bolle da 10 a 30 μm |
| Raschiatore per skimmer | Rimuove la schiuma galleggiante convogliandola nel canale dei fanghi |
| Pannello di controllo | Gestisce pompe, dosaggio e controllo del livello |
Cosa garantisce il corretto funzionamento di un sistema DAF
La differenza tra un impianto DAF che rispetta i parametri di qualità delle acque reflue e uno che non li rispetta dipende dalla qualità delle bolle, dalla miscelazione e dal carico idraulico. Tre valori sono particolarmente importanti.
- Dimensioni delle bolle: 10–30 μm. Bolle più piccole e uniformi offrono una superficie maggiore e una maggiore probabilità di aderire a ciascun floc, il che aumenta l'efficienza di rimozione a parità di portata d'aria.
- Efficienza di miscelazione gas-acqua superiore a 95%. Maggiore è la quantità di aria effettivamente disciolta nel flusso di ricircolo, maggiore è il numero di bolle per litro e maggiore è la spinta disponibile per i solidi.
- Carico superficiale compreso tra 10 e 30 m³/(m²·h). Questo parametro determina la quantità d'acqua che l'area del serbatoio è in grado di depurare. Se si supera tale limite, le bolle non hanno il tempo di far affiorare i solidi prima che l'acqua esca.
Un flusso di afflusso stabile è importante tanto quanto l'impianto stesso. Un serbatoio di equalizzazione a monte del DAF attenua i picchi, in modo che il dosaggio e il carico di bolle rimangano adeguati al carico di solidi, come illustrato nel nostro Guida al trattamento delle acque reflue a ciclo chiuso.
DAF contro decantazione per gravità e chiarificatori a lamelle
I sistemi DAF, di decantazione per gravità e i chiarificatori a lamelle separano tutti i solidi dall'acqua, ma sono più indicati in situazioni diverse. Il sistema DAF fa affiorare in superficie i materiali leggeri e oleosi, mentre gli impianti di decantazione e quelli a lamelle fanno precipitare i solidi più densi. La scelta dipende dal fatto che i contaminanti siano più leggeri o più pesanti dell'acqua.
Per i solidi densi che si depositano rapidamente, un Chiarificatore a lamelle offre una maggiore superficie di decantazione in uno spazio ridotto e comporta costi di esercizio inferiori. Per olio, grasso, fibre e solidi leggeri coagulati chimicamente, il sistema DAF è la soluzione più indicata. Molti impianti utilizzano entrambi i sistemi: prima si fa decantare la frazione pesante, poi si fa galleggiare il resto.
Cosa elimina un sistema DAF
Un sistema DAF agisce sui solidi sospesi, sugli oli e sui grassi, nonché sul COD e sul BOD associati a tale carico. Poiché è in grado di trattare materiali leggeri ed emulsificati, è adatto a un’ampia gamma di settori industriali: petrolchimico, alimentare e della macellazione, della stampa e della tintoria, cartario, farmaceutico e del riutilizzo delle acque depurate. In pratica, rappresenta la fase fondamentale per la riduzione dei solidi sospesi e degli oli prima del trattamento biologico, dello scarico o del riutilizzo dell’acqua.
Domande frequenti
Un sistema DAF dissolve l'aria nell'acqua riciclata sotto pressione, quindi rilascia la pressione per formare microbolle da 10 a 30 μm. Le bolle si attaccano ai solidi coagulati e li fanno galleggiare in superficie, dove uno skimmer rimuove la schiuma. L'acqua chiarificata viene prelevata dal fondo per essere scaricata o riutilizzata.
Il sistema DAF fa affiorare le sostanze contaminanti grazie alle bolle d'aria, quindi è adatto per olio, grasso e solidi leggeri o coagulati. Un chiarificatore a gravità o a lamelle fa depositare i solidi densi sul fondo. Il sistema DAF è più veloce con i materiali leggeri; i chiarificatori sono più semplici ed economici per i solidi pesanti che si depositano rapidamente.
In genere 10–30 μm. Le bolle più piccole e uniformi offrono una maggiore superficie specifica per litro di acqua di ricircolo, il che migliora la loro adesione ai flocchi e aumenta l’efficienza di rimozione a parità di portata d’aria.
Solidi sospesi, oli e grassi, nonché il carico di COD e BOD ad essi associato. Il sistema DAF viene utilizzato anche per la rimozione del fosforo nel trattamento terziario e per il recupero di materiale fine in alcuni flussi di riciclaggio. È particolarmente efficace sui contaminanti leggeri ed emulsificati.
Un coagulante come il PAC neutralizza la carica delle particelle, mentre un flocculante come il PAM agglomera le particelle fini in fiocchi più grandi che possono essere trascinati dalle bolle. Il dosaggio corretto e la miscelazione delicata nella vasca di reazione determinano il limite massimo delle prestazioni del DAF.
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