Trước tiên, chúng ta hãy mô tả một thí nghiệm về áp suất thẩm thấu: sử dụng màng bán thấm để tách hai dung dịch muối có nồng độ khác nhau. Các phân tử nước của dung dịch muối có nồng độ thấp sẽ đi qua màng bán thấm vào dung dịch muối có nồng độ cao và các phân tử nước của dung dịch muối có nồng độ cao cũng sẽ đi qua màng bán thấm vào dung dịch muối có nồng độ thấp, nhưng số lượng nhỏ hơn, do đó mực chất lỏng ở phía dung dịch muối có nồng độ cao sẽ dâng lên. Khi chênh lệch độ cao của các mức chất lỏng ở cả hai phía tạo ra đủ áp suất để ngăn nước chảy trở lại, quá trình thẩm thấu sẽ dừng lại. Lúc này, áp suất do chênh lệch độ cao của các mức chất lỏng ở cả hai phía tạo ra chính là áp suất thẩm thấu. Nhìn chung, nồng độ muối càng cao thì áp suất thẩm thấu càng lớn.
Tình hình của vi sinh vật trong dung dịch nước muối tương tự như thí nghiệm về 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 dẻo dai và đàn hồi nhất định, áp suất thẩm thấu mà thành tế bào có thể chịu được sẽ 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 xâm nhập vào dung dịch ngoài cơ thể, gây mất nước tế bào và phân giải chất nguyên sinh, trong trường hợp nghiêm trọng, vi sinh vật sẽ chết. Trong cuộc sống hàng ngày, người ta dùng muối (natri clorua) để muối rau, muối cá, khử trùng và bảo quản thực phẩm, đó chính là ứng dụng của nguyên lý này.
Dữ liệu kinh nghiệm kỹ thuật cho thấy khi nồng độ ion clorua trong nước thải lớn hơn 2000mg/L, hoạt động của vi sinh vật sẽ bị ức chế và tốc độ loại bỏ COD sẽ giảm đáng kể; khi nồng độ ion clorua trong nước thải lớn hơn 8000mg/L, sẽ làm cho thể tích bùn nở ra, xuất hiện một lượng lớn bọt trên mặt nước và vi sinh vật sẽ lần lượt chết.
Tuy nhiên, sau thời gian thuần hóa dài hạn, các vi sinh vật sẽ dần thích nghi với việc sinh trưởng và sinh sản trong nước muối có 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 sunfat 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 muối có nồng độ cao là rất cao. Khi nồng độ muối trong nước thải thấp hoặc rất thấp, một lượng lớn các phân tử nước trong nước thải sẽ xâm nhập vào các vi sinh vật, khiến các tế bào vi sinh vật trương lên, và trong trường hợp nghiêm trọng, có thể vỡ ra 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 muối có nồng độ cao đòi hỏi nồng độ muối trong nước đầu vào sinh hóa luôn được giữ ở mức khá cao và không thể dao động, nếu không các vi sinh vật sẽ chết hàng loạt.
Thời gian đăng: 28-02-2025