Primero, describamos un experimento de presión osmótica: se utiliza una membrana semipermeable para separar dos soluciones salinas de diferente concentración. Las moléculas de agua de la solución salina de baja concentración atraviesan la membrana semipermeable hacia la solución salina de alta concentración, y las moléculas de agua de la solución salina de alta concentración también atraviesan la membrana semipermeable hacia la solución salina de baja concentración, pero en menor número, por lo que el nivel del líquido en el lado de la solución salina de alta concentración aumenta. Cuando la diferencia de altura entre los niveles de líquido a ambos lados genera suficiente presión para evitar que el agua fluya de nuevo, la ósmosis se detiene. En ese momento, la presión generada por la diferencia de altura entre los niveles de líquido a ambos lados es la presión osmótica. En general, a mayor concentración de sal, mayor es la presión osmótica.
La situación de los microorganismos en soluciones de agua salada es similar al experimento de presión osmótica. La unidad estructural de los microorganismos son las células, y la pared celular es equivalente a una membrana semipermeable. Cuando la concentración de iones cloruro es menor o igual a 2000 mg/L, la presión osmótica que la pared celular puede soportar es de 0,5 a 1,0 atmósferas. Incluso si la pared celular y la membrana citoplasmática tienen cierta tenacidad y elasticidad, la presión osmótica que la pared celular puede soportar no superará las 5 o 6 atmósferas. Sin embargo, cuando la concentración de iones cloruro en la solución acuosa es superior a 5000 mg/L, la presión osmótica aumenta a aproximadamente 10-30 atmósferas. Bajo una presión osmótica tan alta, una gran cantidad de moléculas de agua en el microorganismo penetrará en la solución extracorpórea, causando deshidratación celular y plasmólisis, y en casos graves, el microorganismo morirá. En la vida diaria, la gente utiliza sal (cloruro de sodio) para encurtir verduras y pescado, esterilizar y conservar alimentos, lo que es la aplicación de este principio.
Los datos de experiencia de ingeniería muestran que cuando la concentración de iones de cloruro en las aguas residuales es superior a 2000 mg/L, la actividad de los microorganismos se inhibirá y la tasa de eliminación de DQO disminuirá significativamente; cuando la concentración de iones de cloruro en las aguas residuales es superior a 8000 mg/L, hará que el volumen de lodo se expanda, aparecerá una gran cantidad de espuma en la superficie del agua y los microorganismos morirán uno tras otro.
Sin embargo, tras una larga domesticación, los microorganismos se adaptarán gradualmente a crecer y reproducirse en agua salada con alta concentración. Actualmente, algunas personas han domesticado microorganismos que pueden adaptarse a concentraciones de iones cloruro o sulfato superiores a 10 000 mg/L. Sin embargo, el principio de presión osmótica indica que la concentración de sal en el fluido celular de los microorganismos que se han adaptado a crecer y reproducirse en agua salada con alta concentración es muy alta. Una vez que la concentración de sal en las aguas residuales es baja o muy baja, una gran cantidad de moléculas de agua penetrará en los microorganismos, provocando que las células microbianas se hinchen y, en casos graves, se rompan y mueran. Por lo tanto, los microorganismos que han sido domesticados durante mucho tiempo y pueden adaptarse gradualmente a crecer y reproducirse en agua salada con alta concentración requieren que la concentración de sal en el afluente bioquímico se mantenga siempre a un nivel bastante alto y no pueda fluctuar, de lo contrario, los microorganismos morirán en gran número.
Hora de publicación: 28 de febrero de 2025