9.3 微生物过程
9.3.1 溶解化
溶解包括分解构成鱼类废物的复杂有机分子，并以离子矿物的形式将剩余的食物喂入养分，植物可以吸收（Goddek 等人，2015 年；Somerville 等人，2014 年）。 在水产养殖（杉田等人，2005 年；Turcios 和 Papenbrock 2014）和水产养殖中，溶解主要是由尚未完全识别的异养细菌（van Rijn 2013；第 6 章）进行的（Goddek 等人，2015 年）。 一些研究已经开始破译这些细菌群落的复杂性（Schmautz 等人，2017 年）。 在目前的水产养殖中，观察到的最常见的细菌有：根茎菌、黄细菌、狮面杆菌 _ SP、_ 科马莫纳菌 _ SP、_ 不动杆菌 _ sp.、_ 气单胞菌 _ sp. 和 _ 假单胞菌。 (蒙吉亚-弗拉戈佐等人, 2015 年; 杉田等人, 2005 年). 细菌在水生物中的主要作用的一个例子是，通过生产植物特别存在于 _γ-蛋白细菌 _ 中，不溶性植物酸盐转化为磷（P），供植物吸收（Jorquera 等人，2008 年）。 (在这一领域需要进行更多的研究). 除 P 以外的其他营养物质也可以作为固体被捕，并与污泥一起从系统中抽出。 因此，正在努力使用 UASB-EGSB 反应堆将这种污泥再矿化，以便将养分重新输入水生体系（Delide 2017；Goddek 等人，2016 年；第 10 章。 此外，根据饲料的成分，不同矿物质不会以相同的速度释放（Leteliergordo 等人，2015 年），从而导致对其在水生溶液中的浓度进行更为复杂的监测（Seawit 等人，1998 年）。
#9.3.2 硝化
水生系统中的主要氮源是鱼饲料及其中含有的蛋白质（Goddek 等人，2015 年；Ru 等人，2017 年；翁基等人，2017 年；Yildiz 等人，2017 年）。 理想情况下，这种饲料的 100％ 应该被鱼吃掉。 然而，据观察到，鱼类仅使用给定饲料中含有的大约 30% 的氮（Rafiee 和 Saad，2005 年）。 摄入的饲料部分用于同化和新陈代谢（Wongkiew 等人，2017 年），其余部分则通过鳃或尿液和粪便排泄（Ru 等人，2017 年）。 通过鳃排出的氮主要是氨，NHSub3/Sub（旺基等人，2017 年；Yildiz 等人，2017 年），而尿液和粪便则由有机氮组成（Wongkiew 等人，2017 年），后者通过蛋白酶和脱氨酶转化为氨（2005 年等）。 一般来说，鱼类以 TAN 的形式排放氮，即 NHSub3/Sub 和 NHSub4/Sub+/SUP。 NHSub3/Sub 和 NHSub4/Sub+/SUP 之间的平衡主要取决于 pH 值和温度。 氨是饲料蛋白质的鱼类分解代谢产生的主要废物（Yildiz 等人，2017 年）。
硝化是一个两步的过程，在这个过程中，鱼排出的 NHSub3/Sub 或铵 NHSub4/Sub +/SUP 先转化为亚硝酸盐 NOSub2/Sub /SUP，然后通过特定的有氧化合自营养菌转化为硝酸盐 NOSub/SUP。 由于硝化会消耗氧气，因此需要高可用性溶解氧（Carsiotis 和汉娜 1989 年；马迪根和马丁科 2007 年；正田 2014 年）。 这种转化的第一步是由氨氧化细菌 (AOB) 进行的，例如：亚硝酸菌 _、亚硝酸球菌 _、亚硝酸球菌 _、亚硝基霉菌 _ 和亚硝酸菌 _。 第二步是由硝酸盐氧化细菌（NOB）进行的，例如硝基杆菌 _、硝基球菌 _、亚硝酸球菌 _ 和亚硝酸磷（鲁朗瓜和维德格姆 2013；蒂蒙斯和埃伯林 2013；Wongkiew 等人，2017 年）。 目前推断为一种完整的硝化剂，即同时参与亚硝酸盐和硝酸盐的生产（Daims 等人，2015 年）。 同样的细菌也可以在水产养殖和水产养殖系统中发现（Wongkiew 等人，2017 年）。 这些细菌主要存在于固定在组成生物过滤器的介质上的生物膜中，但也可以在该系统的其他隔间观察到（Timmons 和 Ebeling 2013）。
硝化在水生物中至关重要，因为氨和亚硝酸盐对鱼类毒性很大：0.02—0.07 毫克/升的氨 — 氮足以观察温水鱼的损伤，亚硝酸盐 — 氮应保持在 1 毫克/升以下（Losordo 等人，1998 年；Timmons 和 Ebeling 2013 年）。 氨会影响鱼的中枢神经系统（兰德尔和徐 2002；蒂蒙斯和埃伯林 2013 年），而亚硝酸盐引起固氧问题（Losordo 等人，1998 年）。 硝酸盐 — — 不过，鱼类对氮的耐受性高达 150—300 毫克/升（戈德克等人，2015 年；格拉伯和荣格，2009 年；伊尔迪兹等人，2017 年）。
硝化主要发生在生物过滤器（洛索尔多等人，1998 年；蒂蒙斯和埃伯林 2013 年）。 因此，在启动系统时，建议在没有鱼类的情况下运行该系统，以便能够建立缓慢增长的硝化细菌种群（Timmons 和 Ebeling 2013；Wongkiew 等人，2017 年）。 还有必要尽可能避免有机物在生物过滤器中的存在，以防止竞争激烈的异养细菌的生长（Timmons 和 Ebeling 2013）。 或者，在放养之前，可以将硝化细菌的商业混合物添加到系统中，以加快殖民过程（Kuhn 等人，2010 年）。 然而，没有生物过滤器的小型水生系统也存在。 在这些系统中，硝化细菌会形成可用表面的生物膜（例如水培室壁、使用介质床技术时的惰性介质）（Somerville 等人，2014 年）。