Berdasarkan sistim pengairannya, budidaya ikan dapat dikelompokkan menjadi budidaya terbuka, setengah terbuka dan tertutup.  Aliran air yang masuk ke fasilitas budidaya sistim terbuka sama banyaknya dengan air yang keluar.  Pada sistim tertutup, air yang sudah digunakan diresirkulasi sehingga tidak ada penambahan air kecuali untuk mengganti air yang hilang karena menguap atau merembes.

Untuk menumbuhkan ikan yang dibudidaya, diperlukan pakan, baik pakan alami maupun pakan buatan.  Pakan yang dikonsumsi akan dimetabolisme oleh ikan sehingga nutriennya diserap oleh tubuh dan sisanya diekskresi sebagai feses (kotoran ikan).  Pakan buatan yang diberikan mungkin saja tidak dikonsumsi oleh ikan karena tidak disukai atau terlalu banyak, sehingga nutrien yang terkandung didalam sisa pakan tersebut tidak dapat dimanfaatkan oleh ikan

Sisa pakan dan kotoran ikan akan mengendap di dasar kolam.  Keduanya akan mengalami dekomposisi oleh bakteri.  Proses dekomposisi akan merombak sisa pakan dan kotoran hingga terbentuk amonia yang bersifat racun terhadap ikan.  Alam memiliki kemampuan untuk merombak amonia menjadi senyawa nitrat yang dapat dimanfaatkan oleh tanaman.

Apabila sisa pakan dan kotoran meningkat secara cepat, maka dibutuhkan waktu lebih lama bagi alam untuk merombaknya.  Kondisi ini menjadi berbahaya apabila sisa pakan dan kotoran terakumulasi dalam bentuk amonia, sehingga ikan yang dipelihara akan mengalami keracunan atau mati.

Upaya untuk mengurangi pengaruh merugikan dari meningkatnya sisa pakan dan kotoran dapat dilakukan dengan menggunakan saringan (filter).  Ada tiga jenis filter dengan kemampuan yang khas, yaitu filter fisik, kimiawi, dan biologis.

Filter biologis menggunakan kombinasi mikroba dan tanaman.  Mikroba berperan untuk merombak senyawa amonia menjadi nitrit dan nitrat yang relatif aman bagi ikan.  Nitrosomonas adalah bakter yang memiliki kemampuan untuk merombak senyawa amonia menjadi senyawa nitrit; sedangkan Nitrobacter memiliki kemampuan merombak nitrit menjadi nitrat.   Senyawa nitrat yang terbentuk akan dimanfaatkan oleh tumbuhan (pakan alami) untuk tumbuh dan berkembang,  sehingga dapat menyediakan pakan alami bagi ikan.

Mikroba Nitrosomonas dan Nitrobacter dapat ditumbuhkan dalam media budidaya dengan cara menginokulasi mikroba tersebut ke dalam kolam atau mendisain media budidaya sedemikian rupa sehingga kedua mikroba tersebut dapat tumbuh dan berkembangbiak.