Examensarbetet belyser hydrauliska faktorer som hastighet/belastning, motstånd/tryck, flöde och filtersandens karakteristika; klimatfaktorer som nederbörd och lufttemperatur; vattenkvalitetsfaktorer som vattentemperatur, färgtal, turbiditet samt lukt och smak, faktorer vilka samtliga anses inverka/påverka driftiden för långsamfilter. Ringsjöverkets dokumentation och statistik för år 1999-2009 analyseras och utvärderas för att fastställa eventuella samband mellan rensningsfrekvens, drifttid och funktion med hydrauliska-, klimat- och vattenkvalitetsfaktorer. Resultatet av examensarbetet tenderar att påvisa viss inverkan/påverkan av de hydrauliska faktorerna på rensningsfrekvens och drifttid. För klimat- och vattenkvalitetsfaktorer är resultatet mer oklart. Undersökningen av Ringsjöverkets långsamfilter varken bekräftar, dementerar eller fastställer något samband, utan snarare indikerar att en mängd faktorer av varierande art är involverade i hur rensningsfrekvens och drifttid utvecklas samt att framtida mer omfattande studier beträffande exempelvis vattenkemiska och mikrobiologiska undersökningar erfordras.

In 2015, the United nations presented the 17 Global Goals that would put an end to extreme poverty, inequality and climate change by 2030. One of these goals was clean water and sanitation. In 2015 1.8 billion people did not have access to clean water. Because of the contaminated water, one million people die every year worldwide. Africa, and especially Ghana, has had a high development in the recent years. The population has grown and more resources are needed. Clean water in Ghana is not a given matter, three million people live without access to clean water. To work towards the Global Goal water can be clean locally. A simple and cheap way is to build slow sand filters, which also are the purpose of this project. These filters purify the water mechanically, chemically and biologically. The biologically purification takes place in the biolayer that grows on the sand inside the filter and it consumes contaminants in the water. It takes about a month for the biolayer to be fully developed and clean the water to its full potential. The positive aspects with sand filters are that people get healthier and can save money that can be invested in education or business. It can also reduce the need for water in plastic bags or bottles and would reduce littering. The companies that produce this water could end their business and air pollutions would be reduced as well.   During this project, slow sand filters have been tested and evaluated in Sweden and Ghana with the purpose to develop a theoretical filter that benefits the biolayer under local conditions in Ghana, this was of the one aims. Experiments in Sweden showed that the flow decreased with increased sand height and decreased hydraulic head. In Ghana three filters were built with the sand heights 30, 50 and 80 cm to clean 7 litres of drinking water for a family of four. None of these produced drinkable water by WHO’s and EU’s standards.   The next aim was to understand which chemical and physical factors that effected the development of the biolayer. The detected relations were absolute conductivity, total alkalinity, coliform bacteria and oxidantial reduction potential which were between the biolayer in the 30 and 50 filters.   The flow rate in Ghana was too high and to lower it, a new diffuser with smaller holes would be built to get the recommended flow of 0,4 m3/m2/h. A too high flow broke the bound between the biolayer and made an uncomfortable environment. A sedimentation should be installed before the sand filter to reduce the variations of the incoming water such as turbidity, suspended solids etc., so the biolayer would flourish. It was not enough dissolved oxygen in the water so the pause period would be decreased to 12 hours to get more oxygen in the filter each day. For a sand filter to work as planned a lot of attention should be given to the filter. It is a system that should be used all the time for the best purification. To build a filter takes a lot of time and it also takes time for the biolayer to develop. If it is not going to be used much, another treatment method should be used.   The last aim was to evaluate the cost of the materials that could be bought locally to the filter. One filter cost about 130 GHS. / 2015 tog Förenta nationerna fram de 17 globala målen för att få ett slut på extrem fattigdom, ojämlikhet och klimatförändringen till år 2030. Ett av dessa mål handlar om rent vatten och sanitet. 2015 var det 1,8 miljarder människor som inte hade tillgång till rent vatten. På grund av det förorenade vattnet dör en miljon människor i hela världen varje år. Afrika, och speciellt Ghana, har haft en snabb utveckling de senaste åren. Folkmängden har ökat och mer naturresurser behövs. Rent vatten i Ghana är inte en självklarhet, tre miljoner människor lever idag utan tillgång till rent vatten i Ghana. Ett sätt för att jobba mot det globala målet är rening av vatten lokalt. Ett enkelt och billigt sätt är att bygga långsamsandfilter, vilket även var syftet med denna studien. Dessa filter renar vattnet mekaniskt, kemiskt och biologiskt. Den biologiska reningen sker av en biofilm som växer på sanden inuti filtret som konsumerar föroreningar i vattnet. Det tar ungefär en månad för biofilmen att bli färdigutvecklad och rena vattnet till sin fulla potential. Det positiva med sandfilter är att människorna skulle bli friskare och spara pengar som kan investeras på utbildning eller företag. Ur miljöpunkt skulle reduktionen av köpt vatten i plastpåsar och flaskor minska nedskräpningen och företagen som producerar dessa kan avsluta produktionen och därmed minska luftföroreningar.    Under detta projekt har långsamsandfilter utvärderats både i Sverige och Ghana för att utveckla ett nytt teoretiskt filter som gynnar tillväxten av biofilm under lokala förhållanden i Ghana, vilket var ett mål. Experimenten i Sverige visade att flödet sjönk med ökad sandhöjd, men även med minskat hydrauliskt tryck. I Ghana byggdes tre filter med sand höjderna 30, 50 och 80 cm för att rena 7 liter dricksvatten till en familj på fyra. Ingen av dessa lyckades producera drickbart vatten enligt WHO:s och EU:s standarder.   Nästa mål var att förstå vilka av de kemiska och fysiska faktorer som påverkade biofilmstillväxten. Det förhållanden som upptäcktes var absolut konduktivitet, total alkalinitet, coliform bacteria och oxidential reduction potential vilket fanns i 30 och 50 filtret.   Flödet i Ghana var för högt, så för att minska det skulle en diffusör med mindre hål byggas för att få det rekommenderade flödet 0,4 m3/m2/h. Ett för högt flöde gjorde sönder bindingen mellan biofilmen och skapade en otrivsam miljö. En sedimentation skulle installeras innan sandfiltret för att minska variationer på ingående vatten i filtret för att få biofilmen att trivas bättre. Det fanns för lite löst syre i vattnet och om pausperioden minskas till 12 timmar skulle mer syre i filtret varje dag. För att ett sandfilter ska fungera som planerat måste mycket tid läggas på filtret. Sandfilter är ett system som bör används ofta för bästa rening. Att bygga ett filter kräver mycket tid, samt att det tar tid innan biofilmen har utvecklats. Om sandfiltret inte kommer används mycket föreslås att en annan metod används istället.   Det sista målet var att utvärdera kostnaden av materialen som kunde köpas lokalt till filtret. Ett filter kostade runt 130 GHS.

Invånarantalet i Stockholm ökar och därmed också efterfrågan på dricksvatten. Stockholm Vatten VA AB fastslog i sin senaste prognos att kapaciteten hos deras vattenverk i Norsborg och på Lovö kommer att vara otillräcklig inom femton år och därmed måste ökas. Båda vattenverken tar vatten från Mälaren och renar detta genom flockning, sedimentering, snabbfiltrering, långsamfiltrering, UV-bestrålning samt tillsats av kloramin. Baserat på de senaste årens drifterfarenheter har långsamfiltrens kapacitet skrivits ned och är ett begränsande produktionssteg på båda verken. Detta examensarbete syftade till att fastställa orsakerna till kapacitetsminskningen och föreslå åtgärder. Undersökningen begränsades till Lovö vattenverk, men resultaten anses relevanta även för Norsborgs vattenverk.   De senaste åren har långsamsandfiltrens drifttid mellan rensningar minskat och tryckfallet i genomsnitt ökat. Här sågs att tryckfallet direkt efter rensning var högre i den undersökta periodens slut än under periodens början. Då filtrens belastning undersöktes konstaterades att filtreringshastigheten inte ökat och vattenkvaliteten inte försämrats. Utifrån detta drogs slutsatsen att kapacitetsminskningen inte berodde på ökad belastning.    Med hjälp av rör satta i filtersanden kunde tryckfallets fördelning över filterbäddens djup undersökas. I två av de undersökta filtren sågs ett kraftigt tryckfall i filtrens undre del. Då provgropar grävdes i filtren sågs ett tydligt gråaktigt lager vid den nivå där tryckfallet skett. Analyser av sandprover från filtren tydde på att en ackumulering av finkorniga sandpartiklar och organiskt material samt en lågporositet, gav det gråa lagret en låg mättad hydraulisk konduktivitet. Ackumuleringen av finkorniga sandpartiklar skulle kunna bero på att finkornigt material lyfts från filtrens hörn, där sandlagret är tunnare, och fördelas över resterande delar av filtret vid återfyllnad efter rensning.   Mätningar av porositet visade att filterbädden kompakteras då det belastas av de fordon som används vid rensning. Resultaten tyder dock på att packningens utbredning och omfattning är sådan att den inte har någon större effekt på tryckfallet i filtret. / Stockholm is growing and with it the demand for drinking water. To meet the demand the capacity of the two water treatment plants in Norsborg and at Lovö must be increased. Both plants use water from the lake Mälaren which is treated using flocculation, sedimentation, rapid filtration, slow sand filtration, UV-light and the addition of chloramine. The estimated capacity of the slow sand filters has decreased at both plants during the last few years and is limiting the total production capacity. This study aims to find the cause of the capacity decrease and make suggestions for how the capacity could be increased. Only the water treatment plant at Lovö was examined in this study, but the results are considered to be relevant for the water treatment plant in Norsborg as well.   During recent years the runtime of the filters has been decreasing and the overall loss of hydraulic head has increased. In several filters it was noted that the hydraulic head loss after filter cleaning had increased over time. Filter load was examined during the period in which the loss in capacity took place. Neither had the filtration rate increased nor had the water quality decreased. A higher load could therefore be ruled out as the source of the capacity loss.   Hydraulic head loss distribution over the depth of the filter beds was examined using steel pipes placed in the filter bed at different depths. In two filters a large hydraulic head loss was found at a narrow section in the bottom of the filters. Holes were dug in the filter beds, from which a distinct grey layer could be observed. Sand analyses showed that an accumulation of fine sand particles and organic matter combined with a low porosity could have been what caused the large hydraulic head loss in the layer. This material could have originated from the corners of the filters. During filter refill, fine material was observed being suspended from the corners and spread across the filter.   Measurements of sand porosity suggested that the filter bed is compacted by the machines used to clean the filters. This however seemed to have a negligible effect on the hydraulic head loss in the filters.