In generale gli elementi essenziali per il funzionamento di un sistema acquaponico sono 5 e sono mostrati nella Figura (J. Rakocy et al. 2003):
- Un serbatoio per l'allevamento della specie ittica;
- Un sistema per la rimozione dei solidi sospesi e sedimentabile;
- Un biofiltro;
- Un sistema idroponico per la coltivazione delle specie vegetali;
- Un pozzetto.
L'effluente dalla vasca per l'allevamento dei pesci viene trattato per primo per ridurre la materia organica presente sottoforma di solidi sedimentabili e sospesi.
Successivamente, l'acqua di coltura viene trattata per rimuovere ammoniaca e nitrati attraverso il biofiltro. Quindi, l'acqua scorre nell’unità idroponica dove alcuni nutrienti disciolti vengono assorbiti dalle piante.
Infine, l'acqua si raccoglie in un pozzetto e viene restituita al serbatoio di allevamento.
Il biofiltro e i componenti idroponici possono essere combinati usando mezzi di supporto per la coltivazione delle piante (sistemi idroponici con substrato) che funzionano anche come biofiltro. La combinazione della biofiltrazione con l'idroponica è un obiettivo desiderabile perché l'eliminazione delle spese di un biofiltro separato è uno dei principali vantaggi dell'acquaponica.
Un design alternativo combina la rimozione dei solidi, la biofiltrazione e l'idroponica in un'unica unità. Il materiale di supporto cattura i solidi e fornisce una superficie per la nitrificazione, sebbene con questo design sia importante non sovraccaricare l'unità con solidi sospesi (Rakocy et al. 2004, 2006).
In base allo scopo e alla funzione dei sistemi acquaponici noti, è possibile distinguere l’acquaponica in quattro categorie principali: