Нека първо опишем експеримент с осмотично налягане: използвайте полупропусклива мембрана, за да разделите два солеви разтвора с различна концентрация. Водните молекули от нискоконцентрирания солеви разтвор ще преминат през полупропускливата мембрана в висококонцентрирания солеви разтвор, а водните молекули от висококонцентрирания солеви разтвор също ще преминат през полупропускливата мембрана в нискоконцентрирания солеви разтвор, но броят им е по-малък, така че нивото на течността от страната на висококонцентрирания солеви разтвор ще се повиши. Когато разликата във височините на нивата на течността от двете страни създаде достатъчно налягане, за да предотврати повторното протичане на водата, осмозата ще спре. В този момент налягането, генерирано от разликата във височините на нивата на течността от двете страни, е осмотичното налягане. Най-общо казано, колкото по-висока е концентрацията на солта, толкова по-голямо е осмотичното налягане.
Положението на микроорганизмите в солени водни разтвори е подобно на експеримента с осмотично налягане. Единичната структура на микроорганизмите е клетка, а клетъчната стена е еквивалентна на полупропусклива мембрана. Когато концентрацията на хлоридни йони е по-малка или равна на 2000 mg/L, осмотичното налягане, което клетъчната стена може да издържи, е 0,5-1,0 атмосфери. Дори ако клетъчната стена и цитоплазмената мембрана имат определена здравина и еластичност, осмотичното налягане, което клетъчната стена може да издържи, няма да бъде по-голямо от 5-6 атмосфери. Въпреки това, когато концентрацията на хлоридни йони във водния разтвор е над 5000 mg/L, осмотичното налягане ще се увеличи до около 10-30 атмосфери. При такова високо осмотично налягане голямо количество водни молекули от микроорганизма ще проникнат в екстракорпоралния разтвор, причинявайки клетъчна дехидратация и плазмолиза, а в тежки случаи микроорганизмът ще умре. В ежедневието хората използват сол (натриев хлорид) за мариноване на зеленчуци и риба, стерилизиране и консервиране на храна, което е приложението на този принцип.
Данните от инженерния опит показват, че когато концентрацията на хлоридни йони в отпадъчните води е по-голяма от 2000 mg/L, активността на микроорганизмите ще бъде потисната и скоростта на отстраняване на ХПК ще спадне значително; когато концентрацията на хлоридни йони в отпадъчните води е по-голяма от 8000 mg/L, това ще доведе до разширяване на обема на утайката, появата на голямо количество пяна на повърхността на водата и микроорганизмите ще умрат един след друг.
Въпреки това, след дългосрочно опитомяване, микроорганизмите постепенно ще се адаптират към растеж и размножаване във висококонцентрирана солена вода. В момента някои хора са опитомили микроорганизми, които могат да се адаптират към концентрации на хлоридни йони или сулфати над 10000 мг/л. Принципът на осмотичното налягане обаче ни казва, че концентрацията на сол в клетъчната течност на микроорганизмите, които са се адаптирали към растеж и размножаване във висококонцентрирана солена вода, е много висока. След като концентрацията на сол в отпадъчните води е ниска или много ниска, голям брой водни молекули в отпадъчните води ще проникнат в микроорганизмите, причинявайки набъбване на микробните клетки, а в тежки случаи - разкъсване и смърт. Следователно, микроорганизмите, които са опитомени от дълго време и могат постепенно да се адаптират към растеж и размножаване във висококонцентрирана солена вода, изискват концентрацията на сол в биохимичния входящ поток винаги да се поддържа на сравнително високо ниво и да не може да се колебае, в противен случай микроорганизмите ще умрат в голям брой.
Време на публикуване: 28 февруари 2025 г.