我们先来描述一个渗透压实验：用半透膜分隔两种不同浓度的盐溶液。低浓度盐溶液中的水分子会穿过半透膜进入高浓度盐溶液，而高浓度盐溶液中的水分子也会穿过半透膜进入低浓度盐溶液，但数量较少，因此高浓度盐溶液一侧的液面会上升。当两侧液面高度差产生的压力足以阻止水分子再次流动时，渗透作用就会停止。此时，两侧液面高度差产生的压力就是渗透压。一般来说，盐浓度越高，渗透压越大。
微生物在盐水溶液中的情况与渗透压实验类似。微生物的基本结构是细胞，细胞壁相当于半透膜。当氯离子浓度≤2000mg/L时，细胞壁所能承受的渗透压为0.5～1.0个大气压。即使细胞壁和细胞质膜具有一定的韧性和弹性，其所能承受的渗透压也不会超过5～6个大气压。然而，当水溶液中氯离子浓度高于5000mg/L时，渗透压会升高至约10～30个大气压。在如此高的渗透压下，微生物体内的大量水分子会渗入体外液，导致细胞脱水和质壁分离，严重时甚至会导致微生物死亡。在日常生活中，人们使用盐（氯化钠）腌制蔬菜和鱼类，对食物进行杀菌和保存，这就是该原理的应用。
工程经验数据显示，当废水中氯离子浓度大于2000mg/L时，微生物活性会受到抑制，COD去除率会显著下降；当废水中氯离子浓度大于8000mg/L时，会导致污泥体积膨胀，水面会出现大量泡沫，微生物也会相继死亡。
然而，经过长期驯化，微生物会逐渐适应在高浓度盐水中生长繁殖。目前，一些人已经驯化出能够适应氯离子或硫酸根离子浓度超过10000mg/L的微生物。但是，渗透压原理告诉我们，已经适应在高浓度盐水中生长繁殖的微生物，其细胞液中的盐浓度非常高。一旦废水中的盐浓度降低或极低，废水中的大量水分子就会渗入微生物细胞，导致微生物细胞膨胀，严重时甚至破裂死亡。因此，长期驯化并逐渐适应在高浓度盐水中生长繁殖的微生物，需要生化进水中的盐浓度始终保持在较高水平，不能波动，否则微生物会大量死亡。
发布时间：2025年2月28日