Commençons par décrire une expérience de pression osmotique : utilisez une membrane semi-perméable pour séparer deux solutions salines de concentrations différentes. Les molécules d'eau de la solution saline à faible concentration traversent la membrane semi-perméable pour atteindre la solution saline à forte concentration, et les molécules d'eau de la solution saline à forte concentration traversent également la membrane semi-perméable pour atteindre la solution saline à faible concentration, mais en plus petit nombre, ce qui fait monter le niveau du liquide côté solution saline à forte concentration. Lorsque la différence de hauteur des niveaux de liquide des deux côtés produit une pression suffisante pour empêcher l'eau de s'écouler à nouveau, l'osmose s'arrête. À ce moment, la pression générée par la différence de hauteur des niveaux de liquide des deux côtés constitue la pression osmotique. En règle générale, plus la concentration en sel est élevée, plus la pression osmotique est élevée.
La situation des micro-organismes en solution saline est similaire à celle de l'expérience de pression osmotique. La structure unitaire des micro-organismes est cellulaire, et la paroi cellulaire est équivalente à une membrane semi-perméable. Lorsque la concentration en ions chlorure est inférieure ou égale à 2 000 mg/L, la pression osmotique que la paroi cellulaire peut supporter est de 0,5 à 1,0 atmosphère. Même si la paroi cellulaire et la membrane cytoplasmique présentent une certaine résistance et élasticité, la pression osmotique que la paroi cellulaire peut supporter ne dépassera pas 5 à 6 atmosphères. Cependant, lorsque la concentration en ions chlorure dans la solution aqueuse dépasse 5 000 mg/L, la pression osmotique augmente jusqu'à environ 10 à 30 atmosphères. Sous une pression osmotique aussi élevée, une grande quantité de molécules d'eau présentes dans le micro-organisme pénètre dans la solution extracorporelle, provoquant une déshydratation cellulaire et une plasmolyse, et dans les cas graves, la mort du micro-organisme. Dans la vie quotidienne, les gens utilisent du sel (chlorure de sodium) pour mariner les légumes et le poisson, stériliser et conserver les aliments, ce qui est l'application de ce principe.
Les données d'expérience en ingénierie montrent que lorsque la concentration en ions chlorure dans les eaux usées est supérieure à 2 000 mg/L, l'activité des micro-organismes sera inhibée et le taux d'élimination de la DCO diminuera considérablement ; lorsque la concentration en ions chlorure dans les eaux usées est supérieure à 8 000 mg/L, cela entraînera une augmentation du volume des boues, une grande quantité de mousse apparaîtra à la surface de l'eau et les micro-organismes mourront les uns après les autres.
Cependant, après une longue domestication, les micro-organismes s'adapteront progressivement à la croissance et à la reproduction en eau salée à forte concentration. Actuellement, certains ont domestiqué des micro-organismes capables de s'adapter à des concentrations d'ions chlorure ou de sulfate supérieures à 10 000 mg/L. Cependant, le principe de la pression osmotique nous indique que la concentration en sel du liquide cellulaire des micro-organismes adaptés à la croissance et à la reproduction en eau salée à forte concentration est très élevée. Lorsque la concentration en sel des eaux usées est faible ou très faible, un grand nombre de molécules d'eau pénètrent dans les micro-organismes, provoquant le gonflement des cellules microbiennes et, dans les cas les plus graves, leur rupture et leur mort. Par conséquent, les micro-organismes domestiqués depuis longtemps et capables de s'adapter progressivement à la croissance et à la reproduction en eau salée à forte concentration nécessitent que la concentration en sel de l'influent biochimique soit constamment maintenue à un niveau relativement élevé et ne fluctue pas, sous peine de les voir mourir en grand nombre.
Date de publication : 28 février 2025