簡介
硝化系統指以硝化菌為核心，用於消除水中硝酸鹽的生物淨水系統，在氮循環水質淨化中相當重要的角色。在自然界水體自淨的生化部分依次分為三個步驟進行：氨化系統， 硝化系統，反硝化系統。人工製造的水體生物淨化過程中硝化系統是需要最長時間才能建立的，因此人們會把整個小型水體生物淨化過程誤叫“硝化系統”。人工建立的“硝化系統”其主要包括物理淨水設備（水泵，底沙等），水草（生產者），魚類（消費者），異養菌，和硝化菌 。在水族魚缸裡面建立起穩定的硝化菌此能保證水質穩定。
自淨化
整個系統物質循環鏈主要呈現以下流向（以魚缸為例子）：
魚料和水草（有機物）--魚-->魚的廢物--異養菌--> 氨--硝化菌-->亞硝酸鹽(毒素) 硝酸鹽-->水草及氮氣
相對是 氨化，硝化，反硝化三大過程
而物理淨水設備主要是提供大量氧氣及硝化菌棲息地。
氨化作用是將大海江河湖泊池塘裡面一切生物生活所排放的糞便或是人為倒入的人類的糞便等含氮有機化合物分解並釋放出氨（NH3/NH4)的過程
硝化作用是將氨化作用產生的氨先轉換為亞硝酸鹽（NO2-)，再轉換為硝酸鹽（NO3-)的過程。
反硝化作用是將硝化作用產生硝酸鹽的轉換為氮（N）的過程。
氨化作用是這三個步驟中最複雜，參與細菌種類最多的過程，是日常生活中所見的，一塊豬肉放一個地方一直不管，它就腐爛發臭，最終憑空消失只剩一點殘渣的過程。我們把這些菌統稱為腐生類細菌（異養菌），因為參與的細菌種類非常之多，這當中有很多能讓人得病的菌，在人的角度來說，這屬於有害菌，所以你才不能把這塊布滿腐生類細菌的爛豬肉吃下去，自來水廠才需要把這類菌殺的一乾二淨之後才能出廠。但相對於水來說，沒有這些菌，它的自淨能力的第一步都沒法完成，因此人工建立硝化系統第一步是--養水，為這類菌的繁殖創造時間與空間。
氨化作用所產生的氨是一種很有趣的物質，它是構成人體和一切生物的成分，（氨構成胺基酸，胺基酸構成蛋白質，蛋白質構成細胞，細胞構成生物）但單純的氨對幾乎一切生物卻又都是有毒的，所以有了下一步----硝化作用。
參與 硝化作用的細菌只有兩種，先由亞硝酸菌將氨結合氧轉換為亞硝酸鹽，再由硝酸菌將亞硝酸鹽結合氧轉換為硝酸鹽， 亞硝酸鹽是劇毒，人類食入0.3～0.5克的亞硝酸鹽即可死亡，但硝酸鹽基本無毒，是所有植物的肥料。在自然界裡，一部分的硝酸鹽由植物吸收，一部分作為反硝化作用的原料進行下一個步驟。
在自然界裡，這一切的作用都發生於水體下面的泥沙中，泥沙的表層，活躍著氨化作用的腐生類細菌，泥沙的中層，活躍著硝化細菌，在泥沙的深處，（15CM深度以下）因為水流基本靜止，而中層活躍的硝化細菌進行硝化作用的時候耗除了水中的氧，使這裡的水成了不含氧的水，於是活躍著另外一種菌落----厭氧菌，這些菌把硝酸鹽轉換為氮氣並排放到大氣中，這就是自然界的整個循環。
在上述過程中可以看出， 硝化系統是整個物質循環裡面不可缺的關鍵因素。
魚缸里的水體自淨化
因為硝酸菌是依附在土裡的，而不是在水裡，而也正正就是因為這樣，使普通魚缸難以實現反硝化作用。在魚缸里，鋪上一層15CM厚度以上的泥沙非常不現實，故氨化作用發生在過濾棉上（主要是生化棉），硝化作用發生在玻璃環等濾材上，因為過濾里水的高速流動，其產物硝酸鹽一併溶於水裡，即便讓水再經過有15CM厚度以上的泥沙做成的設備，其下方可以有無氧環境，但水卻不能得到很好的互換，根本就沒有效率。
多數人養魚，目標是水清魚靚。而氨化作用是水清的必要因素，它把所有的令水不清的東西都分解掉了，到氨化作用這一步，水就清了，但事物總是兩面性的，氨化作用讓水清了卻產生了氨，這對魚有害，所以要魚靚，還必須要有硝化作用來轉換掉氨。可很多新手連水都還不會清，氨化系統都沒有，何來硝化系統。既然氨化作用才是水清的關鍵，為何大家都在說硝化系統呢？我想這是因為多數人都是已人類的日常生活經驗來看待事物的，參與氨化作用的菌，基本都是對人有害的菌，心裡上就有障礙，所以很多新手就經常幹著這樣的事，一方面想水清，一方面卻在那消毒殺菌。其實人跟魚的生存條件是不一樣的，你把你家缸壁上的細菌和髒東西吃下去，你估計得上醫院，但是清道夫把它吃下去，它卻長大了。
另外一個原因，可能是因為這類菌的生長條件不苛刻，生長繁殖速度還驚人，自然就會有，無需理會，不需要重視。是的沒錯，但是，這是相對的，如果你了解一個細菌有多大，要分解一顆最小的魚飼料需要的菌的數量是億以上的數量級的話，你大概就能明白，一個又高錳又幹啥消毒出來的無菌環境的缸，要讓細菌繁殖起來並產生肉眼可見的水的變化，需要多長的時間。如果還不明白，你可以看看一塊豬肉，在25度左右的溫度下，要腐爛到無蹤無影，需要多長的時間。時間單位顯然是月。
如果是新開缸，還是在一個月後，才談硝化系統吧，很多人對硝化細菌比較糾結是因為它看不見摸不著，顯得神秘。但事實上並沒什麼，就是一種非常自然的現象。氨化作用到了一定的程度，自然就會生長，就跟把水加熱到一定的溫度，水就會沸騰一樣。把缸放那裡一直不管它，就算是裸缸，缸壁缸底也會有硝化細菌，只是量太少，起不到作用，跟一根蠟燭無法燒開一桶水一樣。只要濾材足夠，菌是一定會有的，只是時間的長短問題罷了。
另外在淡水缸，硝化作用在酸性水體裡，早期反而是魚的殺手。氨化作用產生的氨，在水中的有兩種不同的形式，一種是氨（NH3）,另一種是胺（NH4）。氨有劇毒，胺無毒。氨和胺在水中是根據PH值來互相轉化的，PH越高，水中所含有毒的氨（NH3）的百分比也越高。例如PH=9時，水中有25%的總氨是有毒的氨（NH3），PH=7時有毒氨的含量只占總氨的1%。在酸性水中，有毒的氨（NH3）基本不存在，所以魚是不會氨中毒的，但在亞硝酸菌的作用下出來的NO2-卻是可以讓魚中毒的，當然NO2-不會一直的升高，因為硝酸菌會跟上來。之所以很多文章帖子會說到硝化系統，早期是因為海缸而提出，第一海水含鹽高，這不利於各種菌的繁殖，生長條件苛刻。第二海水鹼性，這讓氨以NH3的形式存在的比例高，魚會中毒。第三人工海水換水不易，必須依賴於其自淨能力來保持水質不惡化。不過論壇的多數人是北方的，北方的水偏鹼，硝化作用還是需要重視的，但也遠遠不比海缸。
誤區
1.硝化系統能清除魚的便便 --對不起，清除便便的任務是氨化系統
2.硝化系統能殺滅病菌 -- 雖然硝化系統會釋放出一定的亞硝酸鹽，但很快就被變為硝酸鹽，這過程中間亞硝酸鹽濃度難以令病菌消滅。
3硝化菌需要大量氧氣--硝化細菌叫好氧菌是為了區分於厭氧菌，厭氧菌是接觸到氧就很快死亡的菌，這個好字不是喜好的意思，它有氧就行，不是需要大量的氧，水中氧的含量低到所有的魚都死了，它還能正常工作，同時也不需要高速的水流，這點是很多有關硝化細菌的文章的錯誤。
3.加入硝化菌就能令水體澄清--這是最大的誤區，硝化系統只是淨化過程的其中一個環節
