最早的慢砂過(guò)濾設備出現于1804年的蘇格蘭,由John Gibb開(kāi)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(yíng)養液消毒的熱門(mén)研究課題,過(guò)濾裝置也有了很多改進(jìn)。
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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(guò)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(yíng)養液由排液管流失,又有利于營(yíng)養液的排出。砂層上表面與營(yíng)養液接觸的地方會(huì )形成一層特殊的結構,被稱(chēng)為濾皮。整個(gè)過(guò)濾器的高度為1～ 4 m。
2、慢砂過(guò)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(guò)濾器的大小由無(wú)土栽培溫室面積及過(guò)濾速度決定。
3、慢砂過(guò)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(guò)濾介質(zhì)對病原菌的阻擋與吸附等。生物作用是慢砂過(guò)濾與眾不同的特點(diǎn)。在過(guò)濾介質(zhì)的表面會(huì )自然形成一層生物膜 ,這層生物膜由細菌、真菌、藻類(lèi)和原生動(dòng)物等組成。
4、營(yíng)養液流過(guò)時(shí),其中的病原菌附著(zhù)在生物膜上,被膜中的微生物分解,最終被礦化。近幾年來(lái),營(yíng)養液消毒的理念有了轉變。以往的消毒方法都是消滅營(yíng)養液中所有的微生物,使營(yíng)養液完全無(wú)菌,如高溫、紫外線(xiàn)、臭氧消毒,這些稱(chēng)為主動(dòng)消毒。
5、現在人們認識到,無(wú)土栽培系統并不是一個(gè)無(wú)菌系統,殺死營(yíng)養液中所有的微生物未必是最好的選擇。營(yíng)養液中天然存在著(zhù)微植物群，它們可以抑制病原菌的增殖。
6、慢砂過(guò)濾正符合這一理念。它不會(huì )殺死營(yíng)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(guò)濾與主動(dòng)消毒最大的區別,稱(chēng)為被動(dòng)消毒。這是一種更具可持續性的營(yíng)養液消毒方式。