最早的慢砂過濾設備出現于1804年的蘇格蘭,由John Gibb開發,用于生產純凈水。之后,這一方法被廣泛用作凈化飲用水的步驟。直到20世紀90年代中期,這一方法成為營養液消毒的熱門研究課題,過濾裝置也有了很多改進。
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1、裝置中的介質由多層不同粒徑的材料組成。上部的細砂層是過濾層,研究認為,砂層的厚度應在80 cm以上。下部三層由細到粗的礫石層既可以防止上部的細砂隨營養液由排液管流失,又有利于營養液的排出。砂層上表面與營養液接觸的地方會形成一層特殊的結構,被稱為濾皮。整個過濾器的高度為1～ 4 m。
2、慢砂過濾器的設計很靈活,可以是金屬罐或塑料容器,也可以是室外的人工池塘。過濾器的大小由無土栽培溫室面積及過濾速度決定。
3、慢砂過濾的除菌機理包括機械作用、物理作用和生物作用三方面。前兩種作用指的是過濾介質對病原菌的阻擋與吸附等。生物作用是慢砂過濾與眾不同的特點。在過濾介質的表面會自然形成一層生物膜 ,這層生物膜由細菌、真菌、藻類和原生動物等組成。
4、營養液流過時,其中的病原菌附著在生物膜上,被膜中的微生物分解,最終被礦化。近幾年來,營養液消毒的理念有了轉變。以往的消毒方法都是消滅營養液中所有的微生物,使營養液完全無菌,如高溫、紫外線、臭氧消毒,這些稱為主動消毒。
5、現在人們認識到,無土栽培系統并不是一個無菌系統,殺死營養液中所有的微生物未必是最好的選擇。營養液中天然存在著微植物群，它們可以抑制病原菌的增殖。
6、慢砂過濾正符合這一理念。它不會殺死營養液中所有的微生物,可以利用有益微生物抑制病原微生物,這是慢砂過濾與主動消毒最大的區別,稱為被動消毒。這是一種更具可持續性的營養液消毒方式。