Trước tiên, chúng ta hãy mô tả một thí nghiệm về áp suất thẩm thấu: sử dụng màng bán thấm để ngăn cách hai dung dịch muối có nồng độ khác nhau. Các phân tử nước của dung dịch muối nồng độ thấp sẽ đi qua màng bán thấm vào dung dịch muối nồng độ cao, và các phân tử nước của dung dịch muối nồng độ cao cũng sẽ đi qua màng bán thấm vào dung dịch muối nồng độ thấp, nhưng với số lượng ít hơn, do đó mực nước ở phía dung dịch muối nồng độ cao sẽ dâng lên. Khi sự chênh lệch độ cao của mực nước ở hai bên tạo ra áp suất đủ lớn để ngăn nước chảy ngược trở lại, quá trình thẩm thấu sẽ dừng lại. Lúc này, áp suất sinh ra do sự chênh lệch độ cao của mực nước ở hai bên chính là áp suất thẩm thấu. Nói chung, nồng độ muối càng cao thì áp suất thẩm thấu càng lớn.
Tình trạng của vi sinh vật trong dung dịch nước muối tương tự như thí nghiệm áp suất thẩm thấu. Cấu trúc đơn vị của vi sinh vật là tế bào, và thành tế bào tương đương với một màng bán thấm. Khi nồng độ ion clorua nhỏ hơn hoặc bằng 2000mg/L, áp suất thẩm thấu mà thành tế bào có thể chịu được là 0,5-1,0 atm. Ngay cả khi thành tế bào và màng tế bào chất có độ bền và đàn hồi nhất định, áp suất thẩm thấu mà thành tế bào có thể chịu được cũng không lớn hơn 5-6 atm. Tuy nhiên, khi nồng độ ion clorua trong dung dịch nước trên 5000mg/L, áp suất thẩm thấu sẽ tăng lên khoảng 10-30 atm. Dưới áp suất thẩm thấu cao như vậy, một lượng lớn phân tử nước trong vi sinh vật sẽ thấm vào dung dịch ngoại bào, gây mất nước và co nguyên sinh tế bào, và trong trường hợp nghiêm trọng, vi sinh vật sẽ chết. Trong cuộc sống hàng ngày, người ta sử dụng muối (natri clorua) để muối chua rau củ và cá, khử trùng và bảo quản thực phẩm, đó là một ứng dụng của nguyên lý này.
Dữ liệu kinh nghiệm kỹ thuật cho thấy rằng khi nồng độ ion clorua trong nước thải lớn hơn 2000mg/L, hoạt động của vi sinh vật sẽ bị ức chế và tỷ lệ loại bỏ COD sẽ giảm đáng kể; khi nồng độ ion clorua trong nước thải lớn hơn 8000mg/L, nó sẽ làm cho thể tích bùn nở ra, một lượng lớn bọt sẽ xuất hiện trên bề mặt nước và các vi sinh vật sẽ chết dần chết mòn.
Tuy nhiên, sau thời gian dài thuần hóa, vi sinh vật sẽ dần thích nghi với việc sinh trưởng và sinh sản trong nước mặn nồng độ cao. Hiện nay, một số người đã thuần hóa được các vi sinh vật có thể thích nghi với nồng độ ion clorua hoặc sulfat trên 10000mg/L. Tuy nhiên, nguyên lý áp suất thẩm thấu cho chúng ta biết rằng nồng độ muối trong dịch tế bào của các vi sinh vật đã thích nghi với việc sinh trưởng và sinh sản trong nước mặn nồng độ cao là rất cao. Khi nồng độ muối trong nước thải thấp hoặc rất thấp, một lượng lớn phân tử nước trong nước thải sẽ xâm nhập vào vi sinh vật, khiến tế bào vi sinh vật trương phồng, và trong trường hợp nghiêm trọng, bị vỡ và chết. Do đó, các vi sinh vật đã được thuần hóa trong thời gian dài và có thể dần thích nghi với việc sinh trưởng và sinh sản trong nước mặn nồng độ cao cần nồng độ muối trong nước thải sinh hóa luôn được duy trì ở mức khá cao và không được dao động, nếu không vi sinh vật sẽ chết hàng loạt.
Thời gian đăng bài: 28/02/2025