1.Vi khuẩn dị dưỡng và khoáng hóa

      60-70% lượng thức ăn bị cá thải ra, trong đó 50-70% là amoniac, còn lại là một hỗn hợp hữu cơ chứa protein, carbohydrate, chất béo, vitamin và khoáng chất. Các vi khuẩn dị dưỡng chuyển hóa các chất thải rắn trong một quá trình gọi là khoáng hóa, tạo ra các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng.

 
       Vi khuẩn dị dưỡng giúp phân hủy chất thải cá, giải phóng các chất dinh dưỡng. Quá trình khoáng hoá là rất cần thiết vì cây không thể hấp thụ các chất dinh dưỡng dưới dạng rắn. Chất thải được chia thành các phân tử đơn giản để rễ cây hấp thụ. Vi khuẩn dị dưỡng có thể ăn bất kỳ dạng chất hữu cơ nào, chẳng hạn như chất thải rắn, thức ăn thừa, thực vật chết, hoặc thậm chí là vi khuẩn chết.

       Vi khuẩn dị dưỡng cũng yêu cầu lượng ôxy hòa tan cao, khả năng phát triển rất nhanh, tập trung ở nơi chất thải rắn tích tụ, thường ở dưới đáy khay cây trồng trong hệ thống lớp giá thể, hoặc trong bộ lọc trong hệ thống NFT,DWC.

      Quá trình khoáng hóa còn được hỗ trợ bởi giun đất, ấu trùng, và các loài giáp xác.

2.Vi khuẩn nitrat hóa và bộ lọc vi sinh

       Có 2 nhóm vi khuẩn quan trọng nhất của quá trình nitrat hóa:

-Nitrosomonas: là nhóm ôxy hóa amoniac thành nitrit (AOB)
-Nitrobacter: là nhóm ôxy hóa nitrit thành nitrat (NOB). 
 

1) Vi khuẩn AOB chuyển amoniac (NH₃) thành nitrit (NO₂-)

2) Sau đó vi khuẩn NOB chuyển đổi nitrit (NO₂-) thành nitrate (NO₃-)
 

       Để quá trình nitrat hóa diễn ra hiệu quả thì cần có một tập đoàn vi khuẩn khỏe mạnh. Thông thường, các tập đoàn vi khuẩn có màu nâu nhạt hoặc màu tro, có độ nhớt và mùi đặc trưng, không quá hôi. Vi khuẩn đòi hỏi một vị trí rộng, chất lượng nước tốt, đầy đủ thức ăn và ôxy để phát triển.

2.1.Diện tích bề mặt

       Diện tích bề mặt của giá thể vi sinh (SSA) càng cao càng tốt cho vi khuẩn. Đơn vị thường dùng của SSA là m2/m3-tổng diện tích bề mặt trên mét khối. Nói đơn giản là hạt nhỏ có nhiều lỗ thì tốt cho vi khuẩn. Ví dụ như hạt đất sét nung (250), hạt lọc kaldnes (>600).

2.2.pH nước

       Vi khuẩn nitrat hóa phát triển tốt ở mức pH từ 6-8.5. Ở pH cao thì vi khuẩn phát triển tốt hơn, Nitrosomonas hoạt động tốt nhất trong khoảng pH 7.2-7.8, Nitrobacter pH từ 7.2-8.2. Tuy nhiên, để cân bằng cho cả vi khuẩn, cá, rau thì pH của hệ thống Aquaponics chỉ từ 6-7.

2.3.Nhiệt độ nước

      Vi khuẩn phát triển tốt trong khoảng nhiệt độ từ 17-34oC.

2.4.Ôxy hòa tan (DO)

      Vi khuẩn cần ôxy trong nước để phát triển và năng suất tốt. Mức tối ưu cho cả 3 nhóm sinh vật là 4-8 mg/lít. Nitrat hóa là phản ứng ôxy hóa, nếu nồng độ ôxy giảm dưới 2mg/lít thì phản ứng dừng lại.

2.5.Tia cực tím (UV)

       Vi khuẩn nitrat hóa khá nhạy cảm với tia UV, nhất là lúc hệ thống mới đi vào hoạt động. Tốt nhất nên để bộ lọc vi sinh tránh bị ánh sáng mặt trời dọi trực tiếp.

2.6.Theo dõi hoạt động của vi khuẩn

      Nếu tất cả 5 thông số trên được đảm bảo, thì có thể đoán vi khuẩn đã có mặt và sinh sôi. Tuy nhiên, vi khuẩn là vi sinh vật, không thể thấy bằng mắt thường. Có một cách khác để theo dõi hoạt động của vi khuẩn là kiểm tra nồng độ amoniac, nitrit luôn phải nhỏ hơn 1mg/lít. Nếu nồng độ này cao hơn, có thể là do 5 thông số trên không được đảm bảo hoặc do bộ lọc vi sinh quá nhỏ.