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泡沫分离器又称蛋白分离器，其作用原理为向水中通入空气，产生微细的气泡，使水中的细小悬浮物黏附在空气泡上，随气泡一起上浮到水面，形成浮渣，达到去除水中悬浮微小颗粒物质和可溶性有机物，改善水质的目的。
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池水中溶解的有机氮来自动物分泌物、残饵，它们在微生物的作用下先分解为氨(NH3)。氨在水中部分离解为离子态铵(NH4+)，两者之和称为总铵(即铵态氮NH4+-N)。在溶氧丰富的水体，亚硝化细菌和硝化细菌(均属好气性细菌)大量繁殖，铵态氮则被亚硝化细菌氧化为亚硝态氮((NO2--N)，亚硝态氮是很不稳定的中间产物，在硝化细菌的作用下很快氧化为硝态氮(NO3--N)。如果水中缺氧，则好气性微生物受到抑制，厌气性微生物(如反硝化细菌)大量繁殖，水中有机物分解形成的总铵不仅无法进一步氧化为亚硝态氮和硝态氮，而且原有的亚硝态氮和硝态氮也被反硝化细菌还原为总铵，总铵又被反硝化细菌还原为氮，并逸出水面。
在养殖中，氨氮和亚硝态氮是制约鱼类正常生长的主要因子之一，生物净化是由附着在生物填料表面的生物膜完成的，生物膜是指由微生物、原生动物、多糖类等胞外聚合物组成，具有去除有机物和三态氮（氨氮、亚硝态氮和硝态氮）的功能。
废水在生物滤料表面流动时，有机物就会从流动水层中转移到附着水层中，与此同时，氧气也通过水层进入生物膜，生物膜上的微生物在有充足氧的条件下对有机物进行分解，将其转换为无机盐和二氧化碳，二氧化碳沿着相反方向从生物膜经过排到空气中。
从开始进水到生物膜成熟要经历潜伏期和生长期两个阶段，当水温20℃，而且有机物含量适当时，滤床的挂膜只需一周时间，但达到完全成熟需要20-30天时间。
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