Zašto otpadne vode visoke koncentracije slane vode imaju posebno veliki uticaj na mikroorganizme?

Hajde da prvo opišemo eksperiment osmotskog pritiska: upotrijebimo polupropusnu membranu da odvojimo dvije otopine soli različitih koncentracija. Molekuli vode rastvora soli niske koncentracije će proći kroz polupropusnu membranu u rastvor soli visoke koncentracije, a molekuli vode rastvora soli visoke koncentracije će takođe proći kroz polupropusnu membranu u rastvor soli niske koncentracije, ali je broj manji, tako da će nivo tečne soli na strani rastvora visoke koncentracije porasti. Kada visinska razlika nivoa tečnosti na obe strane proizvede dovoljan pritisak da spreči ponovni protok vode, osmoza će prestati. U ovom trenutku, pritisak koji stvara visinska razlika nivoa tečnosti sa obe strane je osmotski pritisak. Uopšteno govoreći, što je veća koncentracija soli, to je veći osmotski pritisak.

Situacija mikroorganizama u otopinama slane vode slična je eksperimentu osmotskog tlaka. Jedinična struktura mikroorganizama su ćelije, a ćelijski zid je ekvivalentan polupropusnoj membrani. Kada je koncentracija kloridnih jona manja ili jednaka 2000 mg/L, osmotski pritisak koji stanični zid može izdržati je 0,5-1,0 atmosfera. Čak i ako stanični zid i citoplazmatska membrana imaju određenu žilavost i elastičnost, osmotski pritisak koji stanični zid može izdržati neće biti veći od 5-6 atmosfera. Međutim, kada je koncentracija kloridnih jona u vodenoj otopini iznad 5000 mg/L, osmotski tlak će se povećati na oko 10-30 atmosfera. Pod tako visokim osmotskim pritiskom, velika količina molekula vode u mikroorganizmu će prodrijeti u ekstrakorporalni rastvor, uzrokujući dehidraciju ćelije i plazmolizu, a u težim slučajevima mikroorganizam će umrijeti. U svakodnevnom životu ljudi koriste so (natrijum hlorid) za kiseljenje povrća i ribe, sterilizaciju i konzerviranje hrane, što je primena ovog principa.

Podaci iz inženjerskog iskustva pokazuju da kada je koncentracija jona klorida u otpadnoj vodi veća od 2000 mg/L, aktivnost mikroorganizama će biti inhibirana i stopa uklanjanja KPK značajno će pasti; kada je koncentracija kloridnih jona u otpadnoj vodi veća od 8000 mg/L, to će uzrokovati proširenje volumena mulja, na površini vode će se pojaviti velika količina pjene, a mikroorganizmi će umrijeti jedan za drugim.

Međutim, nakon dugotrajne pripitomljavanja, mikroorganizmi će se postupno prilagoditi rastu i razmnožavanju u slanoj vodi visoke koncentracije. Trenutno, neki ljudi imaju pripitomljene mikroorganizme koji se mogu prilagoditi koncentracijama kloridnih jona ili sulfata iznad 10000 mg/L. Međutim, princip osmotskog tlaka nam govori da je koncentracija soli u ćelijskoj tekućini mikroorganizama koji su se prilagodili rastu i razmnožavanju u slanoj vodi visoke koncentracije vrlo visoka. Kada je koncentracija soli u otpadnoj vodi niska ili vrlo niska, veliki broj molekula vode u otpadnoj vodi prodire u mikroorganizme, uzrokujući bubrenje mikrobnih stanica, au teškim slučajevima pucanje i umiranje. Stoga, mikroorganizmi koji su dugo bili pripitomljeni i koji se mogu postupno prilagođavati rastu i razmnožavanju u slanoj vodi visoke koncentracije zahtijevaju da se koncentracija soli u biohemijskom influentu uvijek održava na prilično visokom nivou i da ne može varirati, inače će mikroorganizmi umrijeti u velikom broju.