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水缸水质中所包含的硝酸盐（NO3）应该不具毒性的的，但是硝酸盐是水族箱的“隐形杀手”（具体说明请参考本站网页硝酸盐和亚硝酸盐一文）。硝酸盐去除器是利用水质处理细菌去除水族箱水质中硝酸盐的一种过滤设备，可以充分利用水质处理细菌的作用将水质中硝酸盐还原，将硝酸盐含量降低于 50mg/L，甚至更低的无害等级。工作原理是利用一种水质处理细菌将硝酸盐作为它代谢中的需氧物质，NO3最终代谢成为N2和CO2，氧被运用于代谢过程中。则被排入N2大气中，代谢的生成物为CO2。

整个过程中，水流的氧化还原电流自正极转向负极不断地下降，可以通过氧化还原电位确定硝酸盐去除的程度。基于硝酸盐去除器中的水是在没有溶氧的情况下被还原成为氮，还原反应是主导的，因此氧化还原的电流很低，通常在-50mv- 250mv。氧化还原的电流高于-50mv的时候，硝酸盐去除的反应停留在硝酸盐阶段，如果氧化还原的电流低于-300mv的时候，硝酸盐则已经全部被还原，于是这些水质处理细菌就会汲取硝酸盐的氧产生HS。

所以当氧化还原电位指示其电流不到-50mv或呈正极的时候，就要控制水族箱中的水继续流入硝酸盐去除器中。当氧化还原电位指示其电流低于-300mv的时候，就需要增加水族箱的水进入硝酸盐去除器。

在硝酸盐去除器内部填充着大量生物过滤球，为了避免底部积水造成滞留区，由动力马达将水不断从容器底部抽到顶端，然后又喷淋于生物过滤球的表面，如此再流回底部始终保持生物过滤球的湿润状态。生物过滤球表面附著生长的水质处理细菌会不断吸收容器内部的氧气分裂繁殖，一旦容器中的氧气耗尽，它们就吸收NO3离子中的，并NO3将还原成为NO2，并在最终再将NO2中的氧全部吸收，还原为N2排入大气中。