ابتدا یک آزمایش فشار اسمزی را شرح می‌دهیم: از یک غشای نیمه‌تراوا برای جدا کردن دو محلول نمک با غلظت‌های مختلف استفاده کنید. مولکول‌های آب محلول نمک با غلظت کم از غشای نیمه‌تراوا به محلول نمک با غلظت بالا عبور می‌کنند و مولکول‌های آب محلول نمک با غلظت بالا نیز از غشای نیمه‌تراوا به محلول نمک با غلظت کم عبور می‌کنند، اما تعداد آنها کمتر است، بنابراین سطح مایع در سمت محلول نمک با غلظت بالا بالا می‌رود. هنگامی که اختلاف ارتفاع سطوح مایع در دو طرف، فشار کافی برای جلوگیری از جریان مجدد آب ایجاد کند، اسمز متوقف می‌شود. در این زمان، فشار ایجاد شده توسط اختلاف ارتفاع سطوح مایع در دو طرف، فشار اسمزی است. به طور کلی، هرچه غلظت نمک بیشتر باشد، فشار اسمزی بیشتر است.
وضعیت میکروارگانیسم‌ها در محلول‌های آب نمک مشابه آزمایش فشار اسمزی است. ساختار واحد میکروارگانیسم‌ها سلول‌ها هستند و دیواره سلولی معادل یک غشای نیمه‌تراوا است. هنگامی که غلظت یون کلرید کمتر یا مساوی 2000 میلی‌گرم در لیتر باشد، فشار اسمزی که دیواره سلولی می‌تواند تحمل کند 0.5 تا 1.0 اتمسفر است. حتی اگر دیواره سلولی و غشای سیتوپلاسمی از استحکام و خاصیت ارتجاعی خاصی برخوردار باشند، فشار اسمزی که دیواره سلولی می‌تواند تحمل کند بیشتر از 5-6 اتمسفر نخواهد بود. با این حال، هنگامی که غلظت یون کلرید در محلول آبی بالاتر از 5000 میلی‌گرم در لیتر باشد، فشار اسمزی به حدود 10 تا 30 اتمسفر افزایش می‌یابد. تحت چنین فشار اسمزی بالایی، مقدار زیادی از مولکول‌های آب در میکروارگانیسم به محلول خارج از بدن نفوذ می‌کنند و باعث دهیدراتاسیون سلولی و پلاسمولیز می‌شوند و در موارد شدید، میکروارگانیسم می‌میرد. در زندگی روزمره، مردم از نمک (کلرید سدیم) برای ترشی انداختن سبزیجات و ماهی، استریل کردن و نگهداری مواد غذایی استفاده می‌کنند که کاربرد این اصل است.
داده‌های تجربی مهندسی نشان می‌دهد که وقتی غلظت یون کلرید در فاضلاب بیشتر از ۲۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر باشد، فعالیت میکروارگانیسم‌ها مهار می‌شود و میزان حذف COD به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد؛ هنگامی که غلظت یون کلرید در فاضلاب بیشتر از ۸۰۰۰ میلی‌گرم در لیتر باشد، باعث افزایش حجم لجن، تشکیل مقدار زیادی کف روی سطح آب و مرگ میکروارگانیسم‌ها می‌شود.
با این حال، پس از اهلی‌سازی طولانی‌مدت، میکروارگانیسم‌ها به تدریج با رشد و تولید مثل در آب شور با غلظت بالا سازگار می‌شوند. در حال حاضر، برخی از افراد میکروارگانیسم‌هایی را اهلی کرده‌اند که می‌توانند با غلظت یون کلرید یا سولفات بالاتر از 10000 میلی‌گرم در لیتر سازگار شوند. با این حال، اصل فشار اسمزی به ما می‌گوید که غلظت نمک مایع سلولی میکروارگانیسم‌هایی که با رشد و تولید مثل در آب شور با غلظت بالا سازگار شده‌اند، بسیار زیاد است. هنگامی که غلظت نمک در فاضلاب کم یا بسیار کم باشد، تعداد زیادی از مولکول‌های آب در فاضلاب به داخل میکروارگانیسم‌ها نفوذ می‌کنند و باعث تورم سلول‌های میکروبی و در موارد شدید، پارگی و مرگ آنها می‌شوند. بنابراین، میکروارگانیسم‌هایی که برای مدت طولانی اهلی شده‌اند و می‌توانند به تدریج با رشد و تولید مثل در آب شور با غلظت بالا سازگار شوند، نیاز دارند که غلظت نمک در جریان بیوشیمیایی ورودی همیشه در سطح نسبتاً بالایی نگه داشته شود و نتواند نوسان کند، در غیر این صورت میکروارگانیسم‌ها به تعداد زیاد می‌میرند.
زمان ارسال: ۲۸ فوریه ۲۰۲۵