Proces aktivovaného kalu je proces čištění splaškových a odpadních vod běžně označovaný jako odpadní voda pomocí bakterií (k rozkladu biologicky rozložitelných organických látek) a vzduchu (kyslík k dýchání).
Aktivovaný kal je směs mikroorganismů a nerozpuštěných látek. Bakteriální kultura je kultivována v procesu čištění za účelem rozkladu organických látek na oxid uhličitý, vodu a další anorganické sloučeniny. Typický proces aktivovaného kalu má tyto základní součásti:
1) primární čiřič k oddělení pevných látek nesených spolu s odpadní vodou/odtokem
2) reaktor, v němž jsou mikroorganismy udržovány v suspenzi, provzdušňovány a v kontaktu s odpadem, který zpracovávají
3) separace kapaliny a pevné látky; a
4) systém recyklace kalu pro návrat aktivovaného kalu zpět na začátek procesu.
Existuje mnoho variant procesů s aktivovaným kalem, včetně variant způsobu provzdušňování a způsobu vracení kalu do procesu.
Proces s aktivovaným kalem nabízí účinné odstraňování BSK, CHSK a živin, pokud je odborně navržen a správně provozován. Samotný proces je flexibilní a lze jej přizpůsobit mnoha modifikacím tak, aby splňoval specifické požadavky (např. na odstranění dusíku).
Jedná se o složitou směs mikrobiologie a biochemie zahrnující mnoho různých druhů mikrobů. V zařízení na výrobu aktivovaného kalu (ASP) vylučují bakterie lepivé látky, které obalují drobné částice přenášené v odpadních vodách. Částice se slepují a vytvářejí vločky z materiálu podobného gelu, čímž vytvářejí podložku, na níž a v níž existují mikrobi. Jedná se o čokoládově hnědě zbarvený aktivovaný kal. Aktivovaný kal se provzdušňuje, aby se rozpustil kyslík, který umožňuje využití organických látek (BSK) bakteriemi. Organická hmota neboli potrava ulpívá na aktivovaném kalu. Kyslík rozpuštěný ve vodě umožňuje bakteriím využívat potravu (BSK) a také měnit amoniak na dusičnany. Nádrž by měla být dostatečně velká, aby umožnila dostatečnou dobu kontaktu (dobu zdržení) mezi odpadní vodou a aktivovaným kalem, aby mohly proběhnout všechny chemické změny.
Vrácený aktivovaný kal (RAS)
Když aktivovaný kal dosáhne konce procesu, je to stále vysoce aktivní biomasa, ale nyní je smíchaná s vyčištěnou odpadní vodou. Převádí se do usazovacích nádrží (sekundárních čiřičů), aby se mohl oddělit od vyčištěné odpadní vody, která může být vypouštěna do řeky nebo do některé z forem terciárního čištění. Usazená biomasa, nazývaná vratný aktivovaný kal (RAS), se pak vrací na začátek aeračního procesu, kde absorbuje čerstvé odpadní vody a znovu spustí proces. To umožňuje, aby proces fungoval jako nepřetržitý cyklus.
Přebytečný aktivovaný kal (SAS)
Protože mícháním RAS s čerstvou odpadní vodou dochází k postupnému nárůstu přítomného aktivovaného kalu, je nutné každý den určité množství odpadu. Tímto přebytečným aktivovaným kalem (SAS) se plýtvá průběžným odebíráním části RAS k likvidaci kalu.
Níže je uveden typický vývojový diagram zobrazující všechny součásti procesu aktivovaného kalu
Aerační metody:
Difuzní provzdušňování: Splaškový kal je veden do hlubokých nádrží s difuzními mřížkovými aeračními systémy, které jsou připevněny k podlaze. Vzduch je čerpán přes bloky a vytvořená clona bublin jednak okysličuje louh, jednak zajišťuje potřebné míchání. V případě omezené kapacity nebo neobvykle silných či obtížně čistitelných odpadních vod lze místo vzduchu použít kyslík. Obvykle je vzduch generován nějakým typem dmychadla nebo kompresoru.
Povrchové provzdušňovače: Svisle namontované trubky o průměru až 1 metr sahající těsně nad dno hluboké betonové nádrže až těsně pod hladinu odpadní vody. Typická šachta může být vysoká až 10 metrů. Na povrchovém konci je trubka zformována do kužele se šroubovitými lopatkami připevněnými k vnitřnímu povrchu. Když se trubka otáčí, lopatky roztáčejí kal nahoru a ven z kuželů a nasávají nový odpadní kal ze dna nádrže. V mnoha zařízeních je každý kužel umístěn v samostatné buňce, kterou lze v případě potřeby údržby oddělit od ostatních buněk. Některé čistírny mohou mít dva kužely na buňku a některé velké čistírny mohou mít 4 kužely na buňku.
Všeobecné úvahy zahrnují: vlastnosti odpadní vody, místní podmínky prostředí (včetně teploty), možnou přítomnost toxických nebo jiných inhibičních látek (bude proces přijímat například průmyslové odpadní vody nebo septik), požadavky na přenos kyslíku a reakční kinetiku (doba zdržení v systému, související s kvalitou a množstvím přijímané odpadní vody, požadavky na odpadní vodu, požadavky na zpracování kalu a další výše uvedené faktory)
.