最早的慢砂過濾設(shè)備出現(xiàn)于1804年的蘇格蘭,由John Gibb開發(fā),用于生產(chǎn)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(yǎng)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(zhì)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(yīng)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(yǎng)液由排液管流失,又有利于營養(yǎng)液的排出。砂層上表面與營養(yǎng)液接觸的地方會形成一層特殊的結(jié)構(gòu),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(shè)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(zhì)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(zhì)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(yǎng)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(yǎng)液消毒的理念有了轉(zhuǎn)變。以往的消毒方法都是消滅營養(yǎng)液中所有的微生物,使?fàn)I養(yǎng)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(xiàn)在人們認識到,無土栽培系統(tǒng)并不是一個無菌系統(tǒng),殺死營養(yǎng)液中所有的微生物未必是最好的選擇。營養(yǎng)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(yǎng)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(qū)別,稱為被動消毒。這是一種更具可持續(xù)性的營養(yǎng)液消毒方式。