Le phénomène de décantation peut se manifester différemment selon la concentration de la suspension, les caractéristiques propres des particules et les interactions possibles entre elles.

On distingue deux types de matières décantables :

- les particules grenues qui se sédimentent avec une vitesse de chute constante.

- les particules plus ou moins floculées qui résultent d'une agglomération naturelle ou provoquée des matières colloïdales en suspension.

il existe le processus de décantation freinée ou en piston pour des matières solides floculées supérieures à 500mg/l.

Le décanteur primaire qui assure la séparation des deux phases solide-liquide de façon continue ne doit pas être considéré comme une simple cuve. Il constitue en fait un ensemble plus ou moins complexe selon le type d'appareil, dont l'efficacité est conditionnée par son hydraulique qui doit faire l'objet d'une étude particulièrement soignée. De plus, l'étude hydraulique du système ne se limite pas à la seule phase liquide, mais porte sur l'écoulement, la concentration et l'extraction des boues produites.

Le temps de séjour dans le décanteur est en général de 2 heures.

Selon la quantité de matières en suspension de l'eau brute à traiter, le volume des boues à évacuer et la pente du fond des ouvrages, les décanteurs primaires peuvent être équipés ou non d'un système de raclage des boues.

Les décanteurs primaires les plus communément employés sont des appareils circulaires ou rectangulaires équipés d'un raclage mécanique des boues.

Ces dix dernières années ont vu une évolution importante de la technologie de décantation avec la mise en oeuvre de la séparation lamellaire qui a permis la conception d'installations beaucoup plus compactes.
Les appareils sont conçus en mettant à profit le fait que le rendement de séparation des matières en suspension ne dépend, en réalité, que de la surface du décanteur. Sa profondeur a peu d'influence sur ses capacités de décantation.
Dans ces conditions, si on considère un décanteur rectangulaire ou circulaire de surface S et de hauteur H, l'installation de N cloisons horizontales le divisant en compartiments de hauteur (H/N), permettra de traiter dans chaque décanteur élémentaire le débit Q, soit au total un débit de N*Q.

Le temps de séjour de l'eau dans un décanteur lamellaire est réduit à environ 10 à 12 minutes.

Dans la pratique, il est absolument indispensable que l'auto-curage des matières sédimentées sur les plaques soit assuré, d'où l'inclinaison de ces dernières d'un angle sur l'horizontale, compatible avec l'évacuation des boues déposées (l'inclinaison des plaques est généralement de 45 à 60°, leur espacement de 10 à 15 cm).

Si la séparation des particules solides de grande taille et de forte densité s'effectue sans difficulté, par contre l'élimination des matières finement dispersées et des colloïdes, à l'origine de la turbidité et de la coloration des eaux, ne peut être obtenue, en un temps suffisamment court, par simple décantation.
En effet, dans le cas de systèmes colloïdaux, l'état de la phase dispersée est tel que les colloïdes peuvent rester longtemps en suspension, décanter très lentement, ou ne pas sédimenter du tout.

Pour augmenter les performances de séparation des particules extra-fines, on utilise de nombreux adjuvants chimiques qui en agissant par coagulation ou floculation vont permettre d'augmenter la granulométrie des matières solides (on forme des agrégats de particules extra-fines qui vont pouvoir décanter plus vite).

Cette opération consiste à récupérer les graisses qui sont en surface avec des racleurs.
Elle peut avoir lieu soit en même temps que la décantation, soit en même temps que le dessablage.