Primero, describamos un experimento de presión osmótica: usemos una membrana semipermeable para separar dos soluciones salinas de diferente concentración. Las moléculas de agua de la solución salina de baja concentración pasarán a través de la membrana semipermeable hacia la solución salina de alta concentración, y las moléculas de agua de la solución salina de alta concentración también pasarán a través de 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 aumentará. Cuando la diferencia de altura de los niveles de líquido a ambos lados genere suficiente presión para evitar que el agua fluya de nuevo, la ósmosis se detendrá. En ese momento, la presión generada por la diferencia de altura de los niveles de líquido a ambos lados es la presión osmótica. En términos generales, a mayor concentración de sal, mayor será la presión osmótica.
La situación de los microorganismos en soluciones de agua salada es similar al experimento de presión osmótica. La estructura unitaria 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 será mayor de 5 a 6 atmósferas. Sin embargo, cuando la concentración de iones cloruro en la solución acuosa es superior a 5000 mg/L, la presión osmótica aumentará a aproximadamente 10 a 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 severos, 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 nos dice 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 en las aguas residuales 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