Ścieki z pralni
Ścieki wydostają się z procesu prania wraz z dodatkową energią (ciepłem), kłaczkami, brudem, barwnikami, środkami wykańczającymi i innymi chemikaliami z detergentów. Część ścieków z pralni trafia bezpośrednio do środowiska z powodu wad infrastruktury wodnej . Większość trafia do ścieków zanim trafi do środowiska. Niektóre chemikalia pozostają w wodzie po oczyszczeniu, co może zanieczyścić system wodny. Niektórzy twierdzą, że mogą być toksyczne dla dzikich zwierząt lub prowadzić do eutrofizacji .
Ogólne oddziaływanie ścieków pralniczych
Od 2023 r. Stany Zjednoczone mają 2538 pralni przemysłowych, które mogą odprowadzać średnio 400 m 3 ścieków dziennie. Rocznie powstaje około 5,11 km 3 ścieków z pralni, które mogą wypełnić 1460 Superdomes w Nowym Orleanie.
Oczyszczanie ścieków pralniczych
Istnieje kilka parametrów oceny ścieków pralniczych: temperatura, wartość pH, substancje zawieszone, Cl 2 , substancje sedymentacyjne, azot ogólny, fosfor całkowity , azot amoniakalny, chemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT), biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (BZT 5 ), anionowe środki powierzchniowo czynne.
Chemia w detergentach
Kilka powszechnych składników detergentów to środki powierzchniowo czynne , wypełniacze aktywne, związki wybielające i środki pomocnicze. Surfaktanty można podzielić na surfaktanty anionowe, kationowe i niejonowe. Najczęściej stosowanym środkiem powierzchniowo czynnym, liniowym alkilobenzenosulfonianem (LAS), jest anionowy środek powierzchniowo czynny. W wypełniaczach najważniejsze są trifosforany sodu, zeolit A, nitrylotrioctan sodu (NTA). Związkami aktywnymi wybielającymi są zwykle nadboran sodu i nadwęglan sodu . Enzymy i fluorescencyjne środki wybielające są dodawane do detergentów jako środki pomocnicze.
Mechanizm
Szkodliwość środowiskowa środków powierzchniowo czynnych
Surfaktanty są środkami powierzchniowo czynnymi, ponieważ mają zarówno właściwości hydrofilowe, jak i lipofilowe i są szeroko stosowane w różnych procesach prania. Dzięki lipofilowym ogonom surfaktanty są biologicznie aktywne. Anionowe środki powierzchniowo czynne mają zdolność wiązania się z bioaktywnymi makrocząsteczkami, takimi jak enzymy , DNA, peptydy, powodując zmiany ładunku powierzchniowego i fałdowanie łańcucha polipeptydowego (struktura może być różna. Kationowy środek powierzchniowo czynny może wiązać się z wewnętrzną błoną bakterii i w ten sposób dezorganizować bakterie poprzez ich długi łańcuch alkilowy.Niejonowe środki powierzchniowo czynne są w stanie wiązać się zarówno z białkami, jak i błoną fosfolipidową, prowadząc do wycieku związków o niskiej masie cząsteczkowej poprzez zwiększenie przepuszczalności błon i pęcherzyków.Może to spowodować poważne uszkodzenie komórek, a nawet śmierć komórki .
LAS i jego biodegradacja
Liniowy alkilobenzenosulfonian (LAS) o wzorze C 12 H 25 C 6 H 4 SO 3 Na, znany również jako dodecylobenzenosulfonian sodu , jest najczęściej stosowanym anionowym środkiem powierzchniowo czynnym w środkach piorących, ponieważ ma minimalny wpływ na środowisko ze względu na jego łatwą biodegradację.
Całkowita biodegradacja w warunkach tlenowych składa się z dwóch etapów, biodegradacji pierwotnej i biodegradacji ostatecznej. Pierwszy etap rozpoczyna się od końcowego węgla w łańcuchu alkilowym jako utlenianie omega, które może rozpocząć się od jednego lub obu końców, po czym następuje beta-oksydacja. Po pierwszym etapie pozostałością są sulfofenylo(di)karboksylany (SP(d)Cs), duża cząsteczka, która może brać udział w drugim etapie. Drugi krok ma miejsce tylko wtedy, gdy istnieją wymagane bakterie. Następuje rozszczepienie pierścienia benzenu i dalsza desulfonacja mono- i dikarboksylowych kwasów sulfofenylowych. Po dwuetapowej biodegradacji LAS jest rozkładany na dwutlenek węgla, wodę, sole nieorganiczne i resztkową biomasę. Podczas biodegradacji potrzebnych jest kilka specyficznych bakterii i tlenu, zarówno w procesie utleniania omega łańcucha alkilowego, jak iw procesie rozszczepiania pierścienia benzenowego, więc ta biodegradacja może zachodzić tylko w warunki tlenowe . W warunkach beztlenowych w procesie oczyszczania LAS nie wykazuje zmian. Badacze dowodzą również, że proces biodegradacji jest ograniczany w stężeniu 20–40 mg/L, a nawet hamowany przy wyższym stężeniu, co prowadzi do niepełnej biodegradacji LAS w oczyszczalniach ścieków.
Szkody budowniczych dla środowiska
Wypełniacze aktywne w detergentach to zmiękczacze wody, które mogą usuwać jony wapnia i magnezu poprzez kompleksowanie lub wytrącanie w twardej wodzie, która zawiera duże ilości wapnia i magnezu.
Trójfosforan sodu o formule Na 5 P 3 O 10 jest szeroko stosowanym wypełniaczem aktywnym w detergentach do prania, co może prowadzić do eutrofizacji spowodowanej przez fosfor (P). P jest potrzebny do przenoszenia energii, tworzenia DNA, RNA i wielu innych pośrednich metabolitów. Tylko P w ortofosforanach może być przyswajany przez autotrofy , inne związki P, takie jak trifosforan sodu, mogą być hydrolizowane chemicznie lub enzymatycznie do ortofosforanów. Mechanizm pokazano poniżej.
Nadmiar fosforu może powodować nadmierną produkcję autotrofów, takich jak glony i cyjanobakterie, prowadząc do eutrofizacji w nieorganicznym szlaku pokarmowym. Wzbogacenie w składniki odżywcze w jeziorach i zbiornikach wodnych skutkuje mikroskopijnymi roślinami pływającymi, algami i tworzeniem gęstych mat większych roślin pływających, które mogą wytwarzać tlen w procesie fotosyntezy. Kiedy umierają i opadają na dno, zużywają tlen podczas rozkładu. Bakterie rozwijające się w tym procesie zużywają tlen. Wraz z wyczerpywaniem się tlenu ryby umierają, a bakterie beztlenowe wytwarzają metan , siarkowodór i amoniak , które mogą zniszczyć ekosystem.