Najčastejšie ide o betónové nádrže kruhového alebo obdĺžnikového pôdorysu s roštovým dnom. Odpadová voda sa privádza na náplň biologickej kolóny skrápacím zariadením, ktoré má zabezpečiť rovnomerný prívod odpadovej vody na celú plochu kolóny.

Obr, Schéma biologickej kolóny s tvrdou sypkou náplňou

Na náplni biologickej kolóny sa po určitom čase vytvorí zmesná kultúra rozličných skupín organizmov a prilipne na nej vo forme biologického nárastu. Tento nárast, označovaný aj ako biologická blana alebo biologický film, je najdôležitejším činiteľom procesu biologického čistenia odpadových vôd. Je tvorený spolu so zachytávanými suspendovanými látkami najrozličnejšími typmi organizmov od baktérií, húb, rias, prvokov až po červy a larvy hmyzu. Má hubovitý charakter a je schopný veľké množstvo vody z tej, ktorá po jeho povrchu steká. Biologická blana po určitom čase zapracovania kolóny dosahuje hrúbku 1,6 až 3,2 mm, pri veľmi koncentrovaných odpadových vodách až 10 mm.

Kyslík potrebný pre biochemické procesy sa zväčša privádza v dostatočnom množstve do telesa biologickej kolóny prirodzeným prúdením vzduchu, ktoré vzniká v dôsledku teplotné spádu medzi teplotou vnútri kolóny a teplotou ovzdušia. Vetracie otvory sú umiestnené po obvode kolóny pod roštovým dnom. Umelé vetranie vháňaním vzduchu pri dne alebo odsávaním sa používa v uzavretých kolónach. Zmeny, ktoré prebiehajú na povrchu a vnútri biologickej blany, sú znázornené na obrázku.

Obr. Schematické znázornenie zmien, prebiehajúcich na povrchu a vnútri biologickej blany skrápanej biologickej kolóny

Na biologických kolónach je typická stratifikácia organizmov v ich náplni, pretože odpadová voda v horných vrstvách náplne je na organické látky bohatšia ako v spodných vrstvách. Často prevládajú bakteriálne druhy ZOOGLEA a bežné sú druhy PSEUDOMONAS, FLAVOBACTERIUM a ALCALIGENES. Nitrifikačné baktérie sú tiež prítomné najmä v hlbších vrstvách náplne, koliformné a vláknité baktérie sú však zastúpené v malom množstve. Riasy sa vyskytujú hojne, prítomné sú aj kvasinky a plesne. Na rozdiel od procesov čistenia odpadových vôd aktivovaným kalom huby a riasy tu tvoria väčšiu časť biomasy.

Aby sa mohli čistiť odpadové vody aj s vyšším obsahom organického znečistenia dostatočne účinne, treba ich zrieďovať vyčistenou vodou, ktorá z kolóny odteká, tj. treba využiť recirkuláciu.