Mine vand med jernforurening kan tage mere end en kemisk form. Som det viser sig, kan dette være en betydelig egenskab, især når vi udtænker behandlingsstrategier for at fjerne jernet.

jernet vil være i en af to iltningstilstande: jernholdigt med en +2-ladning eller jern med en +3-ladning. Jernholdigt jern er opløseligt i vand ved enhver pH. hvis du ser vand, der kun indeholder jernholdigt jern, bliver jernet helt opløst, og vandet vil fremstå som krystalklart, ingen mater hvad pH det har. Situationen er anderledes med jern. Ved en pH-værdi mindre end ca. 3,5 er jern opløseligt. Men hvis pH er højere end 3,5, bliver jernjernet uopløseligt og udfældes (danner et fast stof) som en orange/gul forbindelse kaldet gulboy. Dette forårsager de velkendte orange belægninger på strømbund, der har tendens til at kvæle vandlevende liv. Så for at sætte det i en nøddeskal, vil jernjern udfælde; jernholdigt jern vil ikke.

nu for at fortsætte med en anden del af historien. Mine vand kan også have høje niveauer af surhed, en situation, der forringer vandkvaliteten. Den mest almindelige egenskab, vi forbinder med dette, er en lav pH, mindre end 5 eller deromkring. For at behandle sådant vand ønsker vi at neutralisere surheden ved at tilføje alkalinitet. Tilsætning af alkalinitet hæver pH. for passive behandlingssystemer er kalksten det meget foretrukne neutraliseringsmiddel. At have mit vand i kontakt med kalksten opløser det og har tendens til at neutralisere det. Som det gør, bliver pH højere. Okay, her kommer problemet ind. Hvis dette vand også har jern i det, især jernjern, når pH stiger over 3,5, vil jernjernet udfælde som gul dreng. Ved at gøre det kan den gule dreng deponere på kalkstenen og danne et lag gul dreng, der beskytter kalksten mod yderligere opløsning. Med andre ord gøres kalksten ineffektiv i yderligere neutraliseringsvirkning på grund af belægningen, også kendt som rustning. Armoring er faktisk en fejltilstand for nogle behandlingssystemer.

lad os gå til endnu en del af historien: til når jernforureningen oprindeligt dannes af pyritforvitring. Når pyrit oprindeligt reagerer med ilt og vand, er et produkt jernholdigt jern. (Ligning 1 nedenfor) for at jernholdigt bliver jern, er der brug for mere ilt. (Ligning 2 nedenfor) under jorden kan mængden af ilt imidlertid være meget begrænset, og denne konvertering kan muligvis ikke ske i nogen væsentlig grad i det iltbegrænsede miljø. Ofte når mineforurening bryder ud på overfladen, er meget lidt af jernet i jernform på grund af mangel på ilt under jorden. Dette kan dog ændre sig hurtigt, når minevandet er udsat for atmosfæren, hvor der er masser af ilt til rådighed. En behandlingsstrategi for minevand med høj surhedsgrad og stort set alt jern i jernholdig tilstand er at forhindre ilt i at komme til det, mens det føres gennem en kanal af kalksten. Et anoksisk kalkstendræn beskytter vandet mod ilt, mens alkalinitet tilsættes. Hvis der på den anden side er betydelige mængder jern i jerntilstand, eller der er tilstrækkelig ilt til stede, kan der anvendes en anden strategi: fjernelse af iltet, før der tilsættes kalkstenalkalinitet. Dette er tilfældet med et SAPS (successivt Alkalinitetsproducerende System).

de tre kemiske reaktioner, der er fremtrædende for denne diskussion, er

4FeS2(s) + 14o2(g) + 4H2O(l) —> 4Fe2+(AK) + 8SO42-(AK) + 8H+(AK) (1)

4Fe2+(AK) + O2(g) + 4h+(AK) —> 4FE3+(ak) + 2H2O(l) (2)

4fe3+(AK) + 12 H2O(l) —> 4FE(Oh)3(s) + 12h+(ak) (3)

ligning 1 beskriver den indledende reaktion af pyrit med vand og ilt til dannelse af jernholdige ioner. Ligning 2 beskriver reaktionen, hvor jernholdigt jern omdannes til jern. Ligning 3 beskriver den faktiske hydrolyse og udfældning af ferrihydroksid.

hvornår og hvor disse reaktioner sker, driver ofte designet af mange passive behandlingssystemer.