उच्च सांद्रता वाले खारे अपशिष्ट जल का सूक्ष्मजीवों पर विशेष रूप से बड़ा प्रभाव क्यों पड़ता है?

आइए पहले एक परासरण दाब प्रयोग का वर्णन करें: एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली का उपयोग करके विभिन्न सांद्रता वाले दो लवण विलयनों को अलग करें। कम सांद्रता वाले लवण विलयन के जल अणु अर्ध-पारगम्य झिल्ली से होकर उच्च सांद्रता वाले लवण विलयन में प्रवेश करेंगे, और उच्च सांद्रता वाले लवण विलयन के जल अणु भी अर्ध-पारगम्य झिल्ली से होकर निम्न सांद्रता वाले लवण विलयन में प्रवेश करेंगे, लेकिन उनकी संख्या कम होगी, इसलिए उच्च सांद्रता वाले लवण विलयन की ओर द्रव का स्तर बढ़ जाएगा। जब दोनों ओर द्रव स्तरों की ऊँचाई का अंतर पानी को फिर से बहने से रोकने के लिए पर्याप्त दबाव उत्पन्न करेगा, तो परासरण रुक जाएगा। इस समय, दोनों ओर द्रव स्तरों की ऊँचाई के अंतर से उत्पन्न दबाव परासरण दाब होता है। सामान्यतया, लवण सांद्रता जितनी अधिक होगी, परासरण दाब उतना ही अधिक होगा।

खारे पानी के घोल में सूक्ष्मजीवों की स्थिति आसमाटिक दबाव प्रयोग के समान होती है। सूक्ष्मजीवों की इकाई संरचना कोशिकाएँ होती हैं, और कोशिका भित्ति एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली के बराबर होती है। जब क्लोराइड आयन सांद्रता 2000mg/L से कम या उसके बराबर होती है, तो कोशिका भित्ति द्वारा झेला जा सकने वाला आसमाटिक दबाव 0.5-1.0 वायुमंडल होता है। भले ही कोशिका भित्ति और कोशिकाद्रव्यी झिल्ली में एक निश्चित कठोरता और लोच हो, फिर भी कोशिका भित्ति द्वारा झेला जा सकने वाला आसमाटिक दबाव 5-6 वायुमंडल से अधिक नहीं होगा। हालाँकि, जब जलीय घोल में क्लोराइड आयन सांद्रता 5000mg/L से अधिक होती है, तो आसमाटिक दबाव लगभग 10-30 वायुमंडल तक बढ़ जाएगा। इतने अधिक आसमाटिक दबाव में, सूक्ष्मजीव में बड़ी मात्रा में जल अणु बाह्य-कोर्पोरियल घोल में प्रवेश कर जाएँगे, जिससे कोशिका निर्जलीकरण और प्लास्मोलिसिस हो जाएगा, और गंभीर मामलों में, सूक्ष्मजीव मर जाएगा। दैनिक जीवन में लोग सब्जियों और मछलियों का अचार बनाने, भोजन को जीवाणुरहित करने और संरक्षित करने के लिए नमक (सोडियम क्लोराइड) का उपयोग करते हैं, जो इस सिद्धांत का अनुप्रयोग है।

इंजीनियरिंग अनुभव डेटा से पता चलता है कि जब अपशिष्ट जल में क्लोराइड आयन सांद्रता 2000mg/L से अधिक होती है, तो सूक्ष्मजीवों की गतिविधि बाधित हो जाएगी और COD हटाने की दर में काफी गिरावट आएगी; जब अपशिष्ट जल में क्लोराइड आयन सांद्रता 8000mg/L से अधिक होती है, तो यह कीचड़ की मात्रा का विस्तार करेगा, पानी की सतह पर बड़ी मात्रा में झाग दिखाई देगा, और सूक्ष्मजीव एक के बाद एक मर जाएंगे।

हालाँकि, दीर्घकालिक पालतूकरण के बाद, सूक्ष्मजीव धीरे-धीरे उच्च सांद्रता वाले खारे पानी में बढ़ने और प्रजनन करने के लिए अनुकूलित हो जाएँगे। वर्तमान में, कुछ लोगों ने ऐसे सूक्ष्मजीवों को पालतू बनाया है जो 10000 मिलीग्राम/लीटर से अधिक क्लोराइड आयन या सल्फेट सांद्रता के अनुकूल हो सकते हैं। हालाँकि, आसमाटिक दाब का सिद्धांत हमें बताता है कि उच्च सांद्रता वाले खारे पानी में बढ़ने और प्रजनन करने के लिए अनुकूलित सूक्ष्मजीवों के कोशिका द्रव में लवण सांद्रता बहुत अधिक होती है। अपशिष्ट जल में लवण सांद्रता कम या बहुत कम होने पर, अपशिष्ट जल में बड़ी संख्या में जल अणु सूक्ष्मजीवों में प्रवेश कर जाएँगे, जिससे सूक्ष्मजीव कोशिकाएँ फूल जाएँगी और गंभीर मामलों में, फटकर मर जाएँगी। इसलिए, जो सूक्ष्मजीव लंबे समय से पालतू बनाए गए हैं और धीरे-धीरे उच्च सांद्रता वाले खारे पानी में बढ़ने और प्रजनन करने के लिए अनुकूलित हो सकते हैं, उनके लिए आवश्यक है कि जैव रासायनिक प्रवाह में लवण सांद्रता हमेशा काफी उच्च स्तर पर रखी जाए और उसमें उतार-चढ़ाव न हो, अन्यथा सूक्ष्मजीव बड़ी संख्या में मर जाएँगे।