Rauta pohja- ja kaivovedessä

Rauta on pohjaveden happamuuden ja mangaanin ohella yleisimmin kaivoveteen laatuhaittoja aiheuttava aine. Rauta ja mangaani esiintyvät usein yhdessä ja niitä on maa- ja kallioperässä koko Suomen alueella. Rautaa esiintyy kuitenkin huomattavasti enemmän.

Suomen pohjavesiesiintymille on ominaista suuri alueellinen ja paikallinen laadun vaihtelu. Tyypillistä on, että muodostuman hyvin vettä johtavan ydinosan hyvälaatuisen pohjaveden ohella voi esiintyä muodostuman reunaosissa runsaasti rautaa ja mangaania sisältävää pohjavettä. Raudan liukenemiseen vedessä kulkeutuvaan muotoon vaikuttavat erityisesti pohjaveden pH sekä hapetus-pelkistysolosuhteet. Pohjaveden happipitoisuuden ollessa alhainen, kuten esimerkiksi pohjavesimuodostuman reunaosien lievekerrostumien tiiviiden savien ja silttien alla, pohjavesi on usein rauta- ja mangaanipitoista.

Rauta voi olla maaperässä joko pelkistyneenä tai hapettuneena. Veteen liuennut rauta on yleensä pelkistynyttä ja hapettunut muoto saostunutta. Rauta voi olla epäorgaanisena yhdisteenä (yleensä karbonaattina tai hydroksidina tai niiden yhdistelminä) tai mineraaleissa esimerkiksi sulfideina. Rauta voi myös muodostaa komplekseja humuksen kanssa.

Raudan aiheuttama haitta ei ole terveydellinen. Korkean rautapitoisuuden aiheuttamat haitat talousvedessä ovat teknisiä ja esteettisiä: rauta synnyttää ruostekerrostumia saniteettikalusteisiin ja talousvälineisiin, pyykkien osalta vaatteisiin voi tulla ruostetahroja ja juomavedessä voi havaita ruosteen maun.

Sosiaali- ja terveysministeriön asetuksessa pienten yksiköiden talousveden laatuvaatimuksista ja valvontatutkimuksista (401/2001) on raudalle asetettu alle 200 μg/l laatusuositus. Alle 200 μg/l laatutavoite sisältyy myös sosiaali- ja terveysministeriön asetukseen talousveden laatuvaatimuksista ja valvontatutkimuksista (1352/2015).

Raudan poistomenetelmät kaivovedestä

Rauta voidaan poistaa vedestä useammalla eri menetelmällä.

  1. Ioninvaihdolla voidaan poistaa pelkistynyt rauta Fe(II). Rauta ei tässä tapauksessa saa hapettua, koska se silloin saostuu ioninvaihtomassaan ja tukkii sen. Ionimuotoisen raudan poistoon käytetään kationista massaa. Jos rauta on sitoutunut humukseen, käytetään anionista massaa.
  2. Ilmastaminen tapahtuu joko kuplittamalla ilmaa veteen tai suihkuttamalla vettä suuttimilla säiliöön, valuttamalla vettä erilaisten täytekappaleiden ylitse tai näiden yhdistelmillä.
  3. Hapetus ja suodatus.
  • Rauta hapetetaan ensin ilmastamalla (Fe(II) -> Fe(III)), jolloin se saostuu rautahydroksidiksi ja saostunut rauta suodatetaan. Hapettumisreaktio riippuu voimakkaasti veden happamuudesta – mitä korkeampi pH-arvo, sen nopeampi reaktio. Vesilaitostekniikassa tämä merkitsee sitä, että esimerkiksi kalkin avulla veden pH-arvo nostetaan arvoon 8–9 ennen ilmastusta. Hapettamiseen voidaan myös käyttää kemikaaleja, kuten klooria, kaliumpermanganaattia tai vetyperoksidia, jolloin hapettuminen tapahtuu nopeammin ja matalammassakin pH:ssa.
  • Rauta voidaan myös hapettaa biologisesti. Rautabakteerit hapettavat raudan hapellisissa oloissa varsin nopeasti ja samalla rauta saostuu karbonaattina ja hydroksidina. Saostuminen tehdään biologisessa hiekkasuodattimessa tai maaperässä (VYR-menetelmä). Hidassuodatin on myös biologinen suodatin, jossa saostuminen tapahtuu suodattimen pintakerroksessa.
  1. Erityisesti kotitalouksien raudanpoistossa käytetään katalysoivia massoja. Tietyillä massoilla hyvin pieni happipitoisuus riittää ja massa itse kiihdyttää hapettumista niin, että suodatin voi olla kohtuullisen pieni. Katalyyttisillä massoilla hapettuminen tapahtuu nopeasti myös pH:n ollessa alle 6.
  • Muita katalyyttisiä massoja ovat glaukoniitti- tai magnomassa, joka perustuu mangaanioksidiin. Tällainen massa joudutaan aktivoimaan joko ajoittain kaliumpermanganaattiliuoksella tai syöttämällä tätä käsiteltävään veteen jatkuvasti pieniä määriä. Menetelmää käytetään vesilaitostekniikassa ja sillä poistetaan myös mangaani.
Julkaistu 13.12.2019 klo 12.42, päivitetty 13.12.2019 klo 13.56