Mengapa air limbah dengan konsentrasi garam tinggi memiliki dampak yang sangat besar terhadap mikroorganisme?

Pertama-tama, mari kita jelaskan sebuah percobaan tekanan osmotik: gunakan membran semipermeabel untuk memisahkan dua larutan garam dengan konsentrasi berbeda. Molekul air dari larutan garam konsentrasi rendah akan melewati membran semipermeabel ke dalam larutan garam konsentrasi tinggi, dan molekul air dari larutan garam konsentrasi tinggi juga akan melewati membran semipermeabel ke dalam larutan garam konsentrasi rendah, tetapi jumlahnya lebih sedikit, sehingga permukaan cairan di sisi larutan garam konsentrasi tinggi akan naik. Ketika perbedaan ketinggian permukaan cairan di kedua sisi menghasilkan tekanan yang cukup untuk mencegah air mengalir kembali, osmosis akan berhenti. Pada saat ini, tekanan yang dihasilkan oleh perbedaan ketinggian permukaan cairan di kedua sisi adalah tekanan osmotik. Secara umum, semakin tinggi konsentrasi garam, semakin besar tekanan osmotiknya.

Situasi mikroorganisme dalam larutan air garam mirip dengan percobaan tekanan osmotik. Struktur unit mikroorganisme adalah sel, dan dinding sel setara dengan membran semipermeabel. Ketika konsentrasi ion klorida kurang dari atau sama dengan 2000 mg/L, tekanan osmotik yang dapat ditahan oleh dinding sel adalah 0,5-1,0 atmosfer. Bahkan jika dinding sel dan membran sitoplasma memiliki ketangguhan dan elastisitas tertentu, tekanan osmotik yang dapat ditahan oleh dinding sel tidak akan lebih besar dari 5-6 atmosfer. Namun, ketika konsentrasi ion klorida dalam larutan air di atas 5000 mg/L, tekanan osmotik akan meningkat menjadi sekitar 10-30 atmosfer. Di bawah tekanan osmotik yang sangat tinggi tersebut, sejumlah besar molekul air dalam mikroorganisme akan menembus ke dalam larutan di luar tubuh, menyebabkan dehidrasi sel dan plasmolisis, dan dalam kasus yang parah, mikroorganisme akan mati. Dalam kehidupan sehari-hari, orang menggunakan garam (natrium klorida) untuk mengawetkan sayuran dan ikan, mensterilkan dan mengawetkan makanan, yang merupakan penerapan prinsip ini.

Data pengalaman teknik menunjukkan bahwa ketika konsentrasi ion klorida dalam air limbah lebih besar dari 2000 mg/L, aktivitas mikroorganisme akan terhambat dan tingkat pengurangan COD akan turun secara signifikan; ketika konsentrasi ion klorida dalam air limbah lebih besar dari 8000 mg/L, hal itu akan menyebabkan volume lumpur mengembang, sejumlah besar busa akan muncul di permukaan air, dan mikroorganisme akan mati satu per satu.

Namun, setelah domestikasi jangka panjang, mikroorganisme secara bertahap akan beradaptasi untuk tumbuh dan bereproduksi di air garam berkonsentrasi tinggi. Saat ini, beberapa orang telah mendomestikasi mikroorganisme yang dapat beradaptasi dengan konsentrasi ion klorida atau sulfat di atas 10.000 mg/L. Namun, prinsip tekanan osmotik memberi tahu kita bahwa konsentrasi garam dalam cairan sel mikroorganisme yang telah beradaptasi untuk tumbuh dan bereproduksi di air garam berkonsentrasi tinggi sangat tinggi. Begitu konsentrasi garam dalam air limbah rendah atau sangat rendah, sejumlah besar molekul air dalam air limbah akan menembus mikroorganisme, menyebabkan sel mikroba membengkak, dan dalam kasus yang parah, pecah dan mati. Oleh karena itu, mikroorganisme yang telah didomestikasi dalam waktu lama dan dapat secara bertahap beradaptasi untuk tumbuh dan bereproduksi di air garam berkonsentrasi tinggi membutuhkan konsentrasi garam dalam air limbah selalu dijaga pada tingkat yang cukup tinggi, dan tidak boleh berfluktuasi, jika tidak, mikroorganisme akan mati dalam jumlah besar.