Biologické kolóny pracujú najčastejšie s takým režimom recirkulácie, keď je prítok zmesi na kolóne je konštantný.

Čistenie aktivovaným kalom

Biologické čistenie aktivovaným kalom je v súčasnosti najpoužívanejšou metódou aeróbneho čistenia odpadových vôd. Ide tu vlastne o napodobenie samočistiacich procesov v recipiente a o ich intenzifikáciu v umelých nádržiach dodávkou nadbytku vzduchu. Pojmom aktivovaný kal sa označuje zložitá biocenóza aeróbnych a fakultatívne anaeróbnych organizmov, ktorá pozostáva zväčša z rozličných druhov baktérií a prvokov. Nežiadúci je Sphaerotilus a jemu podobné vláknité typy. Aktivovaný kal sa od väčšiny čistých kultúr mikroorganizmov líši tým, že má vločkovitý charakter, preto ho možno ľahko oddeliť od kvapalnej fázy jednoduchým usadzovaním.

Pojem aktivácia znamená proces postupného vytvárania aktivovaného kalu adaptovaného na určitý druh odpadovej vody. Pri čistení aktivovaným kalom sa odpadová voda premiešava s aktivovaným kalom pri dostatočnom prevzdušnení. Po dostatočne dlhom styku odpadovej vody s aktivovaným kalom v aktivačnej nádrži sa zmes vedie do dosadzovanej nádrže, kde sa aktivovaný kal oddelí od vyčistenej vody. Časť aktivovaného kalu (nadbytočný kal) sa zo systému odčerpá na osobitné zneškodnenie a časť sa vracia späť do nádrže ako očkovací (vrátený) kal.

Vlastná aktivácia sa uskutočňuje v troch fázach, medzi ktorými nie sú prudké prechody:
1. Adsorpcia koloidných a niektorých rozpustených látok na vločkách aktivovaného kalu. Adsorpcia prebieha veľmi rýchlo, maximálne intenzita sa dosahuje už za 1,5 až 2 min po začatí procesu.
2.V karbonizačnej fáze sa uskutočňuje rozklad a oxidácia zväčša uhlíkových organických látok na oxid uhličitý a vodu. Rozkladajú sa najmä sacharidy, rozklad proteínov dosahuje amonifikáciu. Uplatňujú sa ti všetky biologické zložky.
3.V nitrifikačnej fáze prebieha rozklad a oxidácia dusíkatých látok na dusitany a dusičnany. Tento bakteriálny proces prebieha pri intenzívnom prevzdušňovaní pomerne dlho (4 – 5h) a z ekonomických dôvodov sa neuskutočňuje. Odpadová voda sa často vypúšťa skôr a proces prebieha v recipiente. V súčasnosti je žiaduca úplná nitrifikácia spojená s denitrifikáciou v čistiarni odpadových vôd vzhľadom na eutrofizáciu povrchových vôd.

Z teoretického hľadiska – podľa charakteru toku rozlišujeme štyri možnosti uskutočnenia aktivácia:
- diskontinuálny,
- kontinuálny systém na princípe dokonalého miešania,
- semikontinuálny systém,
- kontinuálny systém na princípe piestového toku.
Prvý systém sa používa len pri experimentoch laboratórnom rozsahu.

V druhom prípade odpadoví voda a vrátený kal sa privádzajú oddelene do nádrže, kde sa intenzívne miešajú a prevzdušňujú.