最早的慢砂过滤设备出现于1804年的苏格兰,由John Gibb开发,用于生产纯净水。之后,这一方法被广泛用作净化饮用水的步骤。直到20世纪90年代中期,这一方法成为营养液消毒的热门研究课题,过滤装置也有了很多改进。

1、装置中的介质由多层不同粒径的材料组成。上部的细砂层是过滤层,研究认为,砂层的厚度应在80 cm以上。下部三层由细到粗的砾石层既可以防止上部的细砂随营养液由排液管流失,又有利于营养液的排出。砂层上表面与营养液接触的地方会形成一层特殊的结构,被称为滤皮。整个过滤器的高度为1～ 4 m。

2、慢砂过滤器的设计很灵活,可以是金属罐或塑料容器,也可以是室外的人工池塘。过滤器的大小由无土栽培温室面积及过滤速度决定。

3、慢砂过滤的除菌机理包括机械作用、物理作用和生物作用三方面。前两种作用指的是过滤介质对病原菌的阻挡与吸附等。生物作用是慢砂过滤与众不同的特点。在过滤介质的表面会自然形成一层生物膜 ,这层生物膜由细菌、真菌、藻类和原生动物等组成。

4、营养液流过时,其中的病原菌附着在生物膜上,被膜中的微生物分解,最终被矿化。近几年来,营养液消毒的理念有了转变。以往的消毒方法都是消灭营养液中所有的微生物,使营养液完全无菌,如高温、紫外线、臭氧消毒,这些称为主动消毒。

5、现在人们认识到,无土栽培系统并不是一个无菌系统,杀死营养液中所有的微生物未必是最好的选择。营养液中天然存在着微植物群，它们可以抑制病原菌的增殖。

6、慢砂过滤正符合这一理念。它不会杀死营养液中所有的微生物,可以利用有益微生物抑制病原微生物,这是慢砂过滤与主动消毒最大的区别,称为被动消毒。这是一种更具可持续性的营养液消毒方式。