水槽は極端な閉鎖環境であり、管理が悪いと直ぐに水質悪化する。
餌や魚から排泄されるタンパク質・尿・尿素などは、バクテリアによってアンモニア態窒素に分解され、さらに亜硝酸態窒素～硝酸態窒素へと酸化されていく。魚類にとってアンモニア態窒素（アンモニアは血液中のヘモグロビンが酸素と結合し、微量でも炭酸ガスを放出することを妨害し、0.3mg/lで著しい障害を与えると報告されている。）と亜硝酸態窒素は、魚にとって毒性が強い為、出来るだけ速やかに硝酸態窒素まで酸化させることが大切。
アンモニア態窒素は、ニトロモナス属のバクテリアによって亜硝酸態窒素に、亜硝酸態窒素は、ニトロバクター属のバクテリアによって硝酸態窒素に変えられる。
一部の、硝酸態窒素は脱窒菌により分解され、大気に放出され水の濾過が完了する。
ここで濾過とは浮遊性のゴミの除去と毒性の強いアンモニア態窒素を上記のバクテリアを利用し、比較的無害な硝酸態窒素にすることをいう。上記のバクテリアは珪砂などの基物の表面で大量に酸素を使ってアンモニアを亜硝酸や硝酸に変化させる。
濾過槽に珪砂を入れて汚れた飼育水を通過させ、飼育水を魚類の飼育に適した水質にすること。
では、濾過に適した珪砂とは、どのようなものなのか。
通常ろ材として使用している有効径
一般的な範囲 ：0.3～0.7㎜
水道施設基準の範囲 ：0.45～0.7㎜
最も多く使われる値 ：0.6㎜
濾層の厚さ
一般的な範囲 ：280～900㎜
水道施設基準の範囲 ：600～700㎜
最も多く使われる値 ：600㎜
濾過材の必要量
Ⅰ：佐伯の理論
単位重量当たりの砂アンモニア酸化量を得ているわけで、給餌に基づく残餌や排泄物量を求めて計算すると飼育魚類の約30倍の濾過砂が必要とされる。
Ⅱ：その他（与える1日の餌の量から濾過材の必要量を算出）
