沈殿池

沈殿池、沈降池、またはデカント池は、沈殿を利用して廃水から沈殿物と濁度を除去する土製またはコンクリート製の構造物です。これらの池は、農業、^[1]、水産養殖、^[2]、鉱業など、さまざまな産業で水質汚染を制御するために使用されています。^{[3] [4]} 濁度は、水中に浮遊する物質による光の散乱によって引き起こされる水の光学特性です。濁度は、沈殿物の重量または体積測定値に直接依存して変化することがよくありますが、浮遊物のサイズ、形状、屈折率、比重の変動により相関関係は複雑になります。 ^{[5]沈殿池は、}ブラウン運動 によって浮遊するほど比重が低い小さな粒子によって引き起こされる濁度を減らすのに効果がない場合があります。^[6]

沈殿池は、養殖、鉱業、酪農、食品加工、アルコール生産、ワイン製造など、さまざまな分野で、指定されたサイズと量の不合格製品（つまり、廃棄物管理戦略）を除去するための分離メカニズムとして使用されています。沈殿池の定期的な排水と沈泥除去は、満足のいくパフォーマンスを維持するために必要です。^[7]

収穫時にシステムから除去されなかったすべての物質は、食べ残しの飼料、排泄物、化学薬品や治療薬、死んだ魚や瀕死の魚、逃げ出した魚や病原菌など、廃棄物として分類されます。圃場の沈殿池は、農場の下流に掘られた単純な池で、浮遊物質を効果的に除去し、浄化された排水を生成し、ヘドロを蓄積して最小限の量に濃縮します。これらの機能のいずれかに障害が発生すると、池のパフォーマンスに大きな影響を与え、プロセスの有効性を損なう可能性があります。^[8]

鉱業によって排出される廃水は、水環境中の酸性度、浮遊物質、溶解した重金属イオンの原因となり、生物の生息環境を悪化させ、受水域を変色させます。鉛、亜鉛、銀の産出地として世界的に知られる米国アイダホ州北部のコー・ダレーン鉱山地区では、沈殿池を廃水処理に利用し、鉱山からの排水の水質を大幅に改善しました。^[9]

流速を下げて、高速で流れる液体と一緒に運ばれる固形物を制限すると、分離が起こる可能性があります。希薄液体スラリーから約35～60％の固形物が除去され、10分間の滞留時間で、一般的な滞留時間は30～60分です。重要な設計基準が十分に考慮されなかったため、建設されたほとんどの沈殿池は大きすぎて効率が低かった。^[10]

酪農生産で使用される沈殿池は、ロット流出による植物性フィルターストリップへの栄養負荷を軽減し、その結果、新しい施設に必要なラグーン容量を減らします。さらに、沈殿池は、ラグーンに流れる前に廃棄物ストリームから干し草、麦わら、羽毛などの不要な固形物を取り除くのに役立ち、臭いを減らし、ラグーン表面のクラスト形成を防ぎます。バッフルを使用して、除去された浮遊固形物を留めることもできます。固形物の除去方法に基づいて、沈殿池には 2 つのタイプがあります。1 つのタイプでは、固形物は機械的に除去され (自由水が排出された後)、通常はフロントエンドまたはスキッドステアローダーが使用されます。もう 1 つのタイプでは、油圧 (ポンプ) によって固形物を除去します。通常、沈殿池が固形物で半分満たされ、残りが水になると、ポンプが開始されます。液体と固体を混合するには強力な撹拌が必要であり、プロペラ型撹拌機や撹拌ノズル付きポンプを使用するのが望ましい。^[11]

沈殿池は、浮遊物質が沈殿して出口で高純度の水が得られ、pH調整の機会を提供できるように、水を十分長く保持するように設計されています。^[12]使用できる他のプロセス：濃縮装置、清澄装置、ハイドロサイクロン、膜ろ過は、現場で広く使用されている技術です。^[13]これらのプロセスと比較して、沈殿池は、可動部品が少なく、メンテナンスが少なくて済むため、よりシンプルで安価な設計になっていますが、少なくとも2週間に1回は静止ゾーンの清掃と掃除機がけが必要です。

しかし、沈殿池は、特に井戸から水を供給している場合、新しい種類の水質汚染をもたらす可能性があります。沈殿池は風で運ばれた汚染物質を捕らえる可能性があり、水が長期間保持されると、池に藻が繁殖し、濾過の問題が大きくなります。沈殿池は、ブラウン運動によって浮遊するほど比重が低い小さな粒子によって引き起こされる濁度を減らすのに効果がない場合もあります。通常、沈殿池は砂 (直径 2 mm) から沈泥 (直径 0.002 mm) までの粒子しか除去できません。

廃水は沈殿槽に入り、水中の非常に細かい粒子は重力によって分離される。水は、所望の粒子サイズが除去されるのに十分な時間、沈殿槽内に留まらなければならない。粒子が小さいほど除去に長い時間が必要となり、したがって沈殿槽も大きくなる。沈殿槽によっては、小さな粒子がくっついて大きな粒子になるのを助けるために凝集剤が加えられることもある。ストークスの法則は、所望の粒子サイズを除去するために必要な沈殿槽のサイズを計算するのに使用できる。ストークスの法則は、有効な沈殿槽の深さを決定する沈降速度を与える。したがって、固形物の除去は有効な沈殿槽の表面積に依存するが、沈殿槽の容積の深さの要素は、沈殿した固形物の貯蔵にとって依然として重要である。^[14]

必要な沈降時間表面積を沈殿池の形状に変換するには、風、底部洗掘、または入口とオーバーフローの設計によって引き起こされる短絡と乱流を考慮する必要があります。沈殿池の形状が重要なのは、池内での有効沈降時間とは、ある量の水が沈殿池のオーバーフローに到達する前に乱流のない状態で過ごす時間となるためです。時間の中央値は常に、利用可能な量を予測される流量で割って算出される平均時間よりも短くなります。短くて広い沈殿池を通過する時間の中央値は、長くて狭い沈殿池を通過する時間の中央値よりも大幅に短くなる可能性があります。入口付近にオーバーフロー構造がある沈殿池では、新たに流入した水が沈殿する前に急速にオーバーフロー点に到達するまで、大量の停滞水が溜まることがあります。バッフルが設置されていない限り、沈降の有効表面積は、池の入口からオーバーフローまでの流路の距離の 10 分の 1 を超えて垂直に広がることはほとんどありません。^[15] 堆積した堆積物が当初建設された容積の一部を占めるにつれて、有効表面積と形状が変化する可能性がある。沈殿池の入口付近のより重い堆積物によって、ショートカットチャネルが急速に形成される可能性がある。沈殿池の浅い部分を通過する流れは、沈殿池の底から堆積物を再浮遊させる乱流を引き起こす可能性がある。底部の洗掘を避けるために、沈殿池の最小深さは2フィートが推奨されている。^[15]

• 清澄剤
• 浄水
• 貯留池
• 貯留池
• 産業廃水処理
• 安定化池
• 堆積盆地

• ゴールドマン、スティーブン J.、ジャクソン、キャサリン、バーズティンスキー、タラス A.侵食と堆積物制御ハンドブックマグロウヒル (1986) ISBN  0-07-023655-0

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