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

आइए पहले एक आसमाटिक दबाव प्रयोग का वर्णन करें: दो अलग-अलग सांद्रता वाले नमक के घोल को अलग करने के लिए एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली का उपयोग करें। कम सांद्रता वाले नमक के घोल के पानी के अणु अर्ध-पारगम्य झिल्ली से होकर उच्च सांद्रता वाले नमक के घोल में चले जाएँगे, और उच्च सांद्रता वाले नमक के घोल के पानी के अणु भी अर्ध-पारगम्य झिल्ली से होकर कम सांद्रता वाले नमक के घोल में चले जाएँगे, लेकिन संख्या कम है, इसलिए उच्च सांद्रता वाले नमक के घोल की तरफ़ तरल का स्तर बढ़ जाएगा। जब दोनों तरफ़ तरल के स्तरों की ऊँचाई का अंतर पानी को फिर से बहने से रोकने के लिए पर्याप्त दबाव पैदा करता है, तो परासरण रुक जाएगा। इस समय, दोनों तरफ़ तरल के स्तरों की ऊँचाई के अंतर से उत्पन्न दबाव आसमाटिक दबाव है। आम तौर पर, नमक की सांद्रता जितनी अधिक होती है, आसमाटिक दबाव उतना ही अधिक होता है।

नमक के पानी के घोल में सूक्ष्मजीवों की स्थिति आसमाटिक दबाव प्रयोग के समान है। सूक्ष्मजीवों की इकाई संरचना कोशिकाएँ 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, लेकिन 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 ऊपर होती है, तो आसमाटिक दबाव लगभग 10-30 वायुमंडल तक बढ़ जाएगा। ऐसे उच्च आसमाटिक दबाव के तहत, सूक्ष्मजीव में पानी के अणुओं की एक बड़ी मात्रा एक्स्ट्राकोर्पोरियल घोल में घुस जाएगी, 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 काफी कम हो जाएगी; 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।

हालांकि, लंबे समय तक पालतू बनाए जाने के बाद, सूक्ष्मजीव धीरे-धीरे उच्च सांद्रता वाले खारे पानी में बढ़ने और प्रजनन करने के लिए अनुकूल हो जाएंगे। वर्तमान में, कुछ लोगों ने ऐसे सूक्ष्मजीवों को पालतू बनाया है जो 10000mg/L से ऊपर क्लोराइड आयन या सल्फेट सांद्रता के अनुकूल हो सकते हैं। हालांकि, आसमाटिक दबाव का सिद्धांत हमें बताता है कि उच्च सांद्रता वाले खारे पानी में बढ़ने और प्रजनन करने के लिए अनुकूलित सूक्ष्मजीवों के सेल द्रव की नमक सांद्रता बहुत अधिक है। एक बार जब अपशिष्ट जल में नमक की सांद्रता कम या बहुत कम हो जाती है, तो अपशिष्ट जल में बड़ी संख्या में पानी के अणु सूक्ष्मजीवों में घुस जाएंगे, जिससे सूक्ष्मजीव कोशिकाएं सूज जाएंगी और गंभीर मामलों में फटकर मर जाएंगी। इसलिए, सूक्ष्मजीव जो लंबे समय से पालतू बनाए गए हैं और धीरे-धीरे उच्च सांद्रता वाले खारे पानी में बढ़ने और प्रजनन करने के लिए अनुकूल हो सकते हैं, उन्हें यह आवश्यक है कि जैव रासायनिक प्रवाह में नमक की सांद्रता हमेशा काफी उच्च स्तर पर रखी जाए और इसमें उतार-चढ़ाव न हो, अन्यथा सूक्ष्मजीव बड़ी संख्या में मर जाएंगे।