چرا فاضلاب شور با غلظت بالا تأثیر زیادی بر میکروارگانیسم ها دارد؟

اجازه دهید ابتدا یک آزمایش فشار اسمزی را شرح دهیم: از یک غشای نیمه تراوا برای جدا کردن دو محلول نمک با غلظت های مختلف استفاده کنید. مولکول های آب محلول نمک با غلظت کم از غشای نیمه تراوا به محلول نمک با غلظت بالا عبور می کنند و مولکول های آب محلول نمک با غلظت بالا نیز از غشای نیمه تراوا به محلول نمک با غلظت پایین عبور می کنند، اما تعداد آنها کوچکتر است، بنابراین سطح غلظت مایع در محلول نمک با غلظت بالا افزایش می یابد. هنگامی که اختلاف ارتفاع سطوح مایع در دو طرف فشار کافی برای جلوگیری از جریان مجدد آب ایجاد کند، اسمز متوقف می شود. در این زمان، فشار ایجاد شده توسط اختلاف ارتفاع سطوح مایع در دو طرف، فشار اسمزی است. به طور کلی، هر چه غلظت نمک بیشتر باشد، فشار اسمزی بیشتر است.

وضعیت میکروارگانیسم ها در محلول های آب نمک مشابه آزمایش فشار اسمزی است. ساختار واحد میکروارگانیسم ها سلول است و دیواره سلولی معادل یک غشای نیمه تراوا است. هنگامی که غلظت یون کلرید کمتر یا مساوی 2000 میلی گرم در لیتر باشد، فشار اسمزی که دیواره سلولی می تواند تحمل کند 0.5-1.0 اتمسفر است. حتی اگر دیواره سلولی و غشای سیتوپلاسمی دارای چقرمگی و خاصیت ارتجاعی باشند، فشار اسمزی که دیواره سلولی می تواند تحمل کند بیشتر از 5-6 اتمسفر نخواهد بود. با این حال، زمانی که غلظت یون کلرید در محلول آبی بالاتر از 5000 میلی گرم در لیتر باشد، فشار اسمزی به حدود 10-30 اتمسفر افزایش می یابد. تحت چنین فشار اسمزی زیاد، مقدار زیادی از مولکول های آب موجود در میکروارگانیسم به داخل محلول خارج بدن نفوذ کرده و باعث کم آبی سلولی و پلاسمولیز می شود و در موارد شدید، میکروارگانیسم می میرد. در زندگی روزمره مردم از نمک (کلرید سدیم) برای ترشی سبزیجات و ماهی، استریل کردن و نگهداری مواد غذایی استفاده می کنند که کاربرد این اصل است.

داده های تجربی مهندسی نشان می دهد که وقتی غلظت یون کلرید در فاضلاب بیشتر از 2000 میلی گرم در لیتر باشد، فعالیت میکروارگانیسم ها مهار می شود و میزان حذف COD به طور قابل توجهی کاهش می یابد. هنگامی که غلظت یون کلرید در فاضلاب بیشتر از 8000 میلی گرم در لیتر باشد، باعث انبساط حجم لجن می شود، مقدار زیادی کف روی سطح آب ظاهر می شود و میکروارگانیسم ها یکی پس از دیگری می میرند.

با این حال، پس از اهلی شدن طولانی مدت، میکروارگانیسم ها به تدریج با رشد و تولیدمثل در آب نمک با غلظت بالا سازگار می شوند. در حال حاضر، برخی از افراد دارای میکروارگانیسم های اهلی هستند که می توانند با غلظت یون کلرید یا سولفات بالای 10000 میلی گرم در لیتر سازگار شوند. با این حال، اصل فشار اسمزی به ما می گوید که غلظت نمک مایع سلولی میکروارگانیسم هایی که برای رشد و تولیدمثل در آب نمک با غلظت بالا سازگار شده اند، بسیار زیاد است. هنگامی که غلظت نمک در فاضلاب کم یا بسیار کم شود، تعداد زیادی از مولکول های آب موجود در فاضلاب به میکروارگانیسم ها نفوذ کرده و باعث متورم شدن سلول های میکروبی و در موارد شدید پاره شدن و مرگ می شوند. بنابراین، میکروارگانیسم هایی که برای مدت طولانی اهلی شده اند و می توانند به تدریج با رشد و تولیدمثل در آب نمک با غلظت بالا سازگار شوند، نیاز دارند که غلظت نمک موجود در پساب بیوشیمیایی همیشه در سطح نسبتاً بالایی نگه داشته شود و نتوانند نوسان داشته باشند، در غیر این صورت میکروارگانیسم ها به تعداد زیاد خواهند مرد.