Laten we eerst een osmotisch drukexperiment beschrijven: gebruik een semipermeabel membraan om twee zoutoplossingen met verschillende concentraties van elkaar te scheiden. De watermoleculen van de zoutoplossing met lage concentratie zullen door het semipermeabele membraan naar de zoutoplossing met hoge concentratie stromen, en de watermoleculen van de zoutoplossing met hoge concentratie zullen ook door het semipermeabele membraan naar de zoutoplossing met lage concentratie stromen, maar in kleinere aantallen. Hierdoor zal het vloeistofniveau aan de kant van de zoutoplossing met hoge concentratie stijgen. Wanneer het hoogteverschil tussen de vloeistofniveaus aan beide zijden voldoende druk genereert om te voorkomen dat het water verder stroomt, stopt de osmose. Op dat moment is de druk die wordt gegenereerd door het hoogteverschil tussen de vloeistofniveaus aan beide zijden de osmotische druk. Over het algemeen geldt: hoe hoger de zoutconcentratie, hoe groter de osmotische druk.
De situatie van micro-organismen in zoutwateroplossingen is vergelijkbaar met het osmotische drukexperiment. De basisstructuur van micro-organismen bestaat uit cellen, waarbij de celwand fungeert als een semipermeabel membraan. Wanneer de chloride-ionenconcentratie lager is dan of gelijk aan 2000 mg/L, kan de celwand een osmotische druk van 0,5-1,0 atmosfeer weerstaan. Zelfs als de celwand en het cytoplasmatisch membraan een zekere taaiheid en elasticiteit bezitten, zal de osmotische druk die de celwand kan weerstaan niet hoger zijn dan 5-6 atmosfeer. Wanneer de chloride-ionenconcentratie in de waterige oplossing echter hoger is dan 5000 mg/L, stijgt de osmotische druk tot ongeveer 10-30 atmosfeer. Onder een dergelijke hoge osmotische druk zullen grote hoeveelheden watermoleculen in het micro-organisme de extracellulaire oplossing binnendringen, wat leidt tot uitdroging en plasmolyse van de cellen. In ernstige gevallen kan het micro-organisme zelfs afsterven. In het dagelijks leven gebruiken mensen zout (natriumchloride) om groenten en vis te pekelen, te steriliseren en voedsel te conserveren. Dit is een toepassing van dit principe.
Uit praktijkgegevens blijkt dat wanneer de chloride-ionenconcentratie in afvalwater hoger is dan 2000 mg/L, de activiteit van micro-organismen wordt geremd en de COD-verwijderingssnelheid aanzienlijk daalt; wanneer de chloride-ionenconcentratie in afvalwater hoger is dan 8000 mg/L, zal dit leiden tot een toename van het slibvolume, de vorming van een grote hoeveelheid schuim op het wateroppervlak en het geleidelijk afsterven van de micro-organismen.
Na langdurige domesticatie passen micro-organismen zich geleidelijk aan aan om te groeien en zich voort te planten in water met een hoge zoutconcentratie. Momenteel hebben sommige onderzoekers micro-organismen gekweekt die zich kunnen aanpassen aan chloride- of sulfaatconcentraties van meer dan 10.000 mg/L. Het principe van osmotische druk leert ons echter dat de zoutconcentratie van het celvocht van micro-organismen die zich hebben aangepast aan groei en voortplanting in water met een hoge zoutconcentratie zeer hoog is. Zodra de zoutconcentratie in het afvalwater laag of zeer laag is, zullen grote hoeveelheden watermoleculen in het afvalwater de micro-organismen binnendringen, waardoor de microbiële cellen opzwellen en in ernstige gevallen barsten en afsterven. Daarom vereisen micro-organismen die zich gedurende lange tijd hebben aangepast aan groei en voortplanting in water met een hoge zoutconcentratie, dat de zoutconcentratie in het biochemische influent altijd op een vrij hoog niveau wordt gehouden en niet fluctueert, anders zullen de micro-organismen massaal afsterven.
Geplaatst op: 28 februari 2025