氮元素是生物体中十分重要的元素。它是蛋白质的主要组成之一。生物体内都含有蛋白质。蛋白质是由不同数目的肽链组成。而每个肽链都是由多个氨基酸分子构成。所以说氨基酸是构成蛋白质的基本单元。氨基酸都含有碳、氢、氧三种元素。有的包含有硫、磷等元素。这一节里我们就主要讲一讲循环水养殖系统中，氮元素的循环过程。
首先是在一个相对固定密度的养殖水体中，除了必要的蒸发水之外，其它的物质都不会平白消失或产生的。变量主要来自于投入水中的鱼食以及排污排走的各种废物。当然，投入的鱼食量都会大于整个场地排出的废物的量。而这个差额一部分为生物体自身的消耗，一部分成为生物体的身体——它们会从小鱼变成大鱼。这就是循环水养殖的最终意义。我们不仅追求这种最终产生的鱼类的总量，还会关注它们产生的速度。在蓝灵水族的客户中，部分循环水养殖南美白对虾场，一年可以出三季甚至四季成虾。经济效益相当可观。
当氮元素存在于鱼类的饲料里的时候，它一般是由蛋白质的形式存在的。投喂后，大部分会被鱼类吃掉，一小部分未吃掉的饲料就会散落在养殖水体中。在分解细菌的作用下，它们逐渐转化成了氨基酸，再进一步转化成了氨。被鱼类吃掉的一部分经过鱼类的消化，也转变成氨。殊途同归的氨，是一种易溶于水的物质。它水解后会产生氨根离子和氢氧根离子。但这个化学反应是一个可逆反应。当水中的氢氧根离子浓度较高时，反应向左进行，氨分子浓度就会增高。反之同理。在硝化细菌的作用下，氨会被转化成亚硝酸盐。亚硝酸盐是一种不太稳定的物质。在高氧化还原电位的情况下，会被氧化成硝酸盐。此时如果有反硝化细菌，硝酸盐就会被反硝化成氮气。这样，水体中加入的氮元素就完成了一个完整的转化过程。
在以上过程中，氨分子和亚硝酸根是两个面相恐怖的家伙。数据显示，当氨的浓度超过0.2ppm时，就会对水生鱼类造成致使的威胁。因此，运用各种方式去除养殖水中的氨和亚硝酸盐是循环水过滤系统的核心所在。去除氨氮和亚硝酸盐，可以利用蛋白质分离器进行先期气浮分离，再用超声波、超滤膜等方式去除。但成本最低，效果就好的还数生物过滤器去除法。生物过滤器是用培养生物细菌的方式来分解溶解于水中的有毒氮元素。