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沈殿槽、沈殿池、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またはコンクリートの構造物です。これらの槽は、農業[ 1 ]、養殖[ 2 ]、鉱業[ 3 ] [ 4 ]などのさまざまな産業で水質汚染を制御するために使用されます。 濁度は、水中に懸濁してい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比例して変化することが多いですが、懸濁物質のサイズ、形状、屈折率、および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 によって懸濁でき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低減するのに効果的ではない場合があります。[ 6 ]
沈殿槽は、養殖、鉱業、酪農、食品加工、アルコール製造、ワイン製造など、さまざまな分野で、特定のサイズと量の不良品（つまり廃棄物固形物管理戦略）を除去するための分離機構として使用されます。沈殿槽の良好な性能を維持するには、定期的な排水と泥の除去が必要です。[ 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、化学物質や治療薬、死んだ魚や瀕死の魚、逃げ出した魚、病原体などの廃棄物として分類されます。現場の沈殿池は、農場の下流に掘られた単純な池で、浮遊固形物を効果的に最適に除去し、清澄な排水を生成し、汚泥を最小限の量に蓄積して濃縮します。これらの機能のいずれかに障害が発生すると、池の性能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 ]
鉱業から発生する廃水は、水環境の酸性度、懸濁物質、溶解した重金属イオンに寄与し、生物の生命に対する環境問題や受水域の変色を引き起こします。鉛、亜鉛、銀の産出で世界的に知られる米国アイダホ州北部のクール・ダレーン鉱山地区では、廃水処理のために沈殿池を適用し、鉱山操業からの排水の水質を大幅に改善しました。[ 9 ]
流速を下げて固形物が高速で流れる液体と一緒に運ばれるのを制限することで、分離が起こり得る。10分間の滞留時間で、約35～60%の固形物が希薄な液体スラリーから除去され、一般的な滞留時間は30～60分である。重要な設計基準が十分に考慮されていないため、建設された沈殿槽のほとんどは過剰に大きく、効率が低かった。[ 10 ]
酪農生産で使用される沈殿槽は、区画からの排水による植生フィルター帯への栄養負荷を軽減し、新しい施設に必要なラグーンの容量を削減します。さらに、沈殿槽は、ラグーンに流れ込む前に、干し草、藁、羽毛などの不要な固形物を廃棄物から除去するのに役立ち、悪臭を軽減し、ラグーン表面の固結を防ぎます。除去された浮遊固形物を保持するためにバッフルを使用することもできます。固形物の除去方法に基づいて、沈殿槽には2種類あります。1つは、固形物を機械的に除去する方法で（自由水が排出された後）、通常はフロントエンドローダーまたはスキッドステアローダーを使用します。もう1つは、固形物の除去に油圧（ポンプ）を使用する方法です。通常、沈殿槽が固形物で半分満たされ、残りが水になったときにポンプ運転を開始します。液体と固形物を混合するには、プロペラ式攪拌機または攪拌ノズル付きポンプによる強力な攪拌が必要です。[ 11 ]
沈殿槽は、浮遊固形物が沈殿して出口で高純度の水を得るのに十分な時間水を貯留し、pH調整の機会を提供するように設計されています。[ 12 ]他に使用できるプロセスとしては、シックナー、清澄器、ハイドロサイクロン、膜ろ過などが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すると、沈殿槽は、可動部品が少なく、メンテナンスの手間が少ない、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真空引きが必要です。
However, settling basins can introduce new kinds of water contamination, particularly if the water supply is from a well. The basin can catch windblown contaminants, and if the water is retained for a long period, algae grows in the pool, leading to greater filtration problems. Settling ponds may also be ineffective at reducing turbidity caused by small particles with specific gravity low enough to be suspended by Brownian motion. Usually, it can only remove particles ranging from sand (2 mm in diameter) to silt (0.002 mm in diameter).
Wastewater enters the basin and very fine particles in the water are separated by means of gravity. The water must be in the basin long enough for the desired particle size to be removed. Smaller particles require longer periods for removal and thus larger basins. In some basins a flocculant may be added to help smaller particles stick together and form larger particles. Stokes' law can be used to calculate the size of a settling basin needed in order to remove a desired particle size. Stokes' law gives a settling velocity determining an effective settling basin depth; so solids removal depends upon effective settling basin surface area, while the depth component of settling basin volume remains important for storage of settled solids.[14]
必要な沈降時間表面積を沈降槽の形状に変換するには、風、底面の洗掘、または入口と溢流部の設計によって誘発される短絡流と乱流を考慮する必要があります。沈降槽の形状は重要です。なぜなら、槽内での有効沈降時間は、一定量の水が沈降槽の溢流部に到達する前に非乱流状態にある時間となるからです。中央値は、利用可能な体積を予想流量で割って計算される平均時間よりも常に短くなります。短く幅の広い沈降槽を通過する中央値は、長く狭い沈降槽を通過する中央値よりも大幅に短くなる可能性があります。入口付近に溢流構造物がある沈降槽では、新たに流入した水が沈降する前に溢流点に急速に到達するため、大量の停滞水が溜まる可能性があります。バッフルが設置されていない限り、沈降のための有効表面積は、槽入口から溢流部までの流路の長さの10分の1を超える垂直方向に広がることはほとんどありません。[ 15 ] 堆積物が蓄積して元の容積の一部が埋まると、有効表面積と形状が変化する可能性があります。沈殿池の入口付近の堆積物の蓄積により、近道が急速に形成される可能性があります。沈殿池の浅い部分を通過する流れは乱流を引き起こし、沈殿池の底から堆積物を再懸濁させる可能性があります。底部の洗掘を避けるために、沈殿池の最小深さとして 2 フィートが推奨されています。[ 15 ]