Primer descrivim un experiment de pressió osmòtica: utilitzem una membrana semipermeable per separar dues solucions salines de diferents concentracions. Les molècules d'aigua de la solució salina de baixa concentració passaran a través de la membrana semipermeable cap a la solució salina d'alta concentració, i les molècules d'aigua de la solució salina d'alta concentració també passaran a través de la membrana semipermeable cap a la solució salina de baixa concentració, però el nombre és més petit, de manera que el nivell de líquid al costat de la solució salina d'alta concentració augmentarà. Quan la diferència d'alçada dels nivells de líquid a banda i banda produeix prou pressió per evitar que l'aigua torni a fluir, l'osmosi s'aturarà. En aquest moment, la pressió generada per la diferència d'alçada dels nivells de líquid a banda i banda és la pressió osmòtica. En general, com més alta sigui la concentració de sal, més gran serà la pressió osmòtica.
La situació dels microorganismes en solucions d'aigua salada és similar a l'experiment de pressió osmòtica. L'estructura unitària dels microorganismes són les cèl·lules, i la paret cel·lular és equivalent a una membrana semipermeable. Quan la concentració d'ions clorur és inferior o igual a 2000 mg/L, la pressió osmòtica que la paret cel·lular pot suportar és de 0,5-1,0 atmosferes. Fins i tot si la paret cel·lular i la membrana citoplasmàtica tenen una certa resistència i elasticitat, la pressió osmòtica que la paret cel·lular pot suportar no serà superior a 5-6 atmosferes. Tanmateix, quan la concentració d'ions clorur a la solució aquosa és superior a 5000 mg/L, la pressió osmòtica augmentarà a unes 10-30 atmosferes. Sota una pressió osmòtica tan alta, una gran quantitat de molècules d'aigua del microorganisme penetraran a la solució extracorpòria, provocant deshidratació i plasmòlisi cel·lular, i en casos greus, el microorganisme morirà. En la vida quotidiana, la gent utilitza sal (clorur de sodi) per adobar verdures i peix, esterilitzar i conservar aliments, que és l'aplicació d'aquest principi.
Les dades d'experiència en enginyeria mostren que quan la concentració d'ions clorur a les aigües residuals és superior a 2000 mg/L, l'activitat dels microorganismes s'inhibirà i la taxa d'eliminació de COD disminuirà significativament; quan la concentració d'ions clorur a les aigües residuals és superior a 8000 mg/L, farà que el volum de fangs s'expandeixi, apareixerà una gran quantitat d'escuma a la superfície de l'aigua i els microorganismes moriran un darrere l'altre.
Tanmateix, després d'una domesticació a llarg termini, els microorganismes s'adaptaran gradualment al creixement i la reproducció en aigua salada d'alta concentració. Actualment, algunes persones han domesticat microorganismes que poden adaptar-se a concentracions d'ions clorur o sulfat superiors a 10000 mg/L. Tanmateix, el principi de la pressió osmòtica ens diu que la concentració de sal del fluid cel·lular dels microorganismes que s'han adaptat al creixement i la reproducció en aigua salada d'alta concentració és molt alta. Un cop la concentració de sal a les aigües residuals és baixa o molt baixa, un gran nombre de molècules d'aigua de les aigües residuals penetraran als microorganismes, fent que les cèl·lules microbianes s'inflin i, en casos greus, es trenquin i morin. Per tant, els microorganismes que han estat domesticats durant molt de temps i que es poden adaptar gradualment al creixement i la reproducció en aigua salada d'alta concentració requereixen que la concentració de sal a l'influent bioquímic es mantingui sempre a un nivell força alt i no pugui fluctuar, ja que en cas contrari els microorganismes moriran en gran nombre.
Data de publicació: 28 de febrer de 2025