Mälaren är en mycket viktig dricksvattentäkt för många människor. I den här studien utreds riskfaktorersom kan påverka råvattenkvaliteten i Mälaren och sedan relateras dessa till hydrodynamiskmodellering av Mälaren. Hydrodynamisk modellering är ett modernt verktyg som kan simulera vattnets rörelse och tar hänsyn till många hydrodynamiska och meteorologiska drivvariabler. Modellerkan användas för att till exempel förutse transport av punktutsläpp och beräkna när och vilken koncentration som kommer till ett vattenverks intag. Beställaren av detta projekt är Norrvatten, en dricksvattenproducent som är intresserad av utvecklingsmöjligheterna hos oceanografen Göran Broströms tillämpning av den hydrodynamiska modellen MITgcm. Norrvatten använder sig idag av en modell vid namn MIKE 3 FM skapad av DHI. De är intresserade av vilken utveckling av MITgcm som skulle behövas för att den ska uppnå liknande kvalitetskrav som deras nuvarande modell gör. I en litteraturstudie samlades information om Mälarens fysikaliska, biologiska, kemiska förutsättningar samt information om hydrodynamisk modellering, för att göra en analys kring Mälarens råvattenkvalitet såväl som modellering av Mälaren. Genom kvalitativa intervjuer med Göran Broström angående MITgcm samt Helene Ejhed, uppströmsansvarig på Norrvatten som ofta använder MIKE 3 FM var det möjligt att ingående analysera modellerna utifrån såväl drivdata som modellernas övergripande kapaciteter. Utöver analys från intervjuerna gjordes en körning av Göran Broströms tillämpning av MITgcm. Resultaten visade att de största riskerna gällande Mälarens råvattenkvalitet är oljeutsläpp från närliggande farleder och patogener som släpps ut från reningsverk. Jämförelsen mellan MIKE 3 FM och MITgcm etablerade många likheter mellan modellerna, även om vissa variabler skilde sig åt, såsom in- och utflöden, ytvågor och nederbörd. Förslag på en ordning som Göran Broströms modell kan byggas ut på presenteras i form av en prioriteringspyramid. Validering av modellen visade sigvara ett viktigt första steg i utvecklingen samt att förbättra interaktionsdesignen. Utveckling av modellen skulle resultera i vissa kostnader för Norrvatten. Vidare studier behöver bidra med en större förståelse över den tillämpning Broström gjort av MITgcm samt jämförelser med flera modeller.

Water is the most essential resource for life. In cases where drinking water is processed from surface water it is important to ensure the raw water is of good quality, and is suitable for processing through the water treatment plant. The drinking water for Västerås is sourced from Västeråsfjärden, in the western side of Lake Mälaren. The city itself is home to marinas, ports, a wastewater treatment plant, the Svartån outlet, sewage pumping stations and stormwater outlets. Because of the negative effects these activities have on surface water quality, Mälarenergi AB is interested in relocating the raw water intake point to Granfjärden, 10 km east of Västeråsfjärden. At Granfjärden the intake point would be less exposed to the activities in Västerås, and could be placed at a greater depth, resulting in better water quality. In this Master’s thesis the water quality and the pollution risks at Västeråsfjärden and Granfjärden sites are compared. Existing water quality data were compared, and pollution risks were investigated in two ways. Firstly potential risks in the catchment area were identified through compiling previously reported information and map analysis. Secondly, possible accident scenarios from shipping were identified. Following this, SMHI simulated the accident scenarios and their estimated effects on the two sites were then assessed.   This research shows that the water quality difference between sites is small but key differences exist in the levels of organic matter, color, transparency and temperature, making the Granfjärden location preferable. Potential problems associated with the low oxygen levels found during the end of summer at Granfjärden may be addressed by temporarily raising the intake point. It should be noted however that this temporary solution may increase the exposure to pollution. In conclusion, accident scenario simulations showed the potential concentration of pollutants at both sites is low, with effluents diluted at least 1000 times. Prevailing southwesterly and westerly winds occuring at both intake points generate a clockwise circulation in Västeråsfjärden.  This causes all effluents from urban activities to reach that intake point, which is the most notable risk associated with this site.  In contrast, the two largest risks for the Granfjärden site are shipping effluents and the microbiological load from individual sewage treatment systems and animal waste. / Vatten är vårt viktigaste livsmedel och en förutsättning för allt liv. I de fall där råvatten för beredning av dricksvatten tas från ytvatten är det ytterst viktigt att säkerställa en bra vattenkvalitet, lämpat för dricksvattenberedning. Västerås stad tar idag sitt råvatten från Västeråsfjärden, i Mälarens västra delar, 3 km från Västerås stad. I staden finns bl.a. småbåtshamnar, oljehamn, avloppsreningsverk, Svartåns utlopp, nödbräddavlopp, avloppspumpstationer och dagvattenutsläpp. Dessa aktiviteter påverkar vattenkvaliteten i fjärden negativt och därför har Mälarenergi AB valt att undersöka möjligheterna att flytta intaget till Granfjärden, 10 km öster om Västeråsfjärden. Där skulle råvattenintaget inte vara lika utsatt för samhällets direkt negativa vattenpåverkan. Intaget kan läggas på ett större djup och där kan vattenkvaliteten vara bättre och mindre riskutsatt. I detta examensarbete har vattenkvaliteten och föroreningsriskerna jämförts mellan fjärdarna. Analysresultat från provtagningar i Granfjärden jämfördes med prover från Västeråsfjärden. Riskerna behandlades i två delar. I den första delen identifierades föroreningsrisker genom att sammanställa material från tidigare projekt samt genom att studera kartor. I den andra delen togs olycksscenarion inom sjöfarten fram. SMHI simulerade dessa scenarion och en bedömning gjordes sedan över hur riskutsatta de båda råvattenintagen är. Trots det stora avståndet från Västerås stad till Granfjärden var skillnaden i vattenkvalitet mellan fjärdarna förvånansvärt liten, men skillnader påvisades för några av de analyserade parametrarna. Granfjärdens bottenvatten hade signifikant lägre halter organiskt material, lägre färgtal och lägre temperatur än det nuvarande råvattenintaget. Däremot förekom lägre syrgashalter i slutet av sommaren än vid råvattenintaget i Västeråsfjärden. Om problem skulle uppstå i dricksvattenberedningen till följd av låga syrgashalter finns möjlighet att byta till ett grundare intag vid samma punkt. Det grundare intaget är dock mer utsatt för risker än det djupare. Samtliga utsläpp från de simulerade olyckorna späddes ut minst 1000 gånger innan de spred sig till råvattenintagen. Båda råvattenintagen är som mest utsatta vid sydvästlig och västlig vind. I Västeråsfjärden ger dessa vindriktningar en medurs strömningsbild i fjärden, vilket innebär att föroreningsutsläpp från staden förs mot råvattenintaget. De största riskerna för råvattenintaget i Granfjärden är utsläpp i farleden och den mikrobiologiska belastningen från enskilda avlopp och djurhållning. I Västeråsfjärden är den största riskfaktorn utsläpp från stadens aktiviteter och verksamheter längs den östra stranden.

Människan har påverkat klimatet på ett negativt sätt genom olika sorters aktiveter vilket lett till att en global uppvärmning är på gång. Temperaturen på jorden kommer därmed att förändras vilket i sin tur kommer leda till en förändring i vattnets kretslopp. Råvattenkvaliteten förväntas försämras och leda till stora anpassningskostnader. Klimatförändringarna kommer att innebära ökade mängder av organiskt material i både ytvatten och grundvatten vilket i sin tur kommer leda till ökade halter av järn och mangan. Luftning och abiotisk/biotisk oxidation används idag för att avskilja järn och mangan från råvattnet. Biologisk oxidation anses idag vara den snabbaste och mest energi- och kostnadseffektiva metoden för avskiljning av både järn och mangan. Biologisk oxidation kan tillämpas även om järnet är komplexbundet till organiskt material eller om vattnet inte har ett optimalt pH. Två typer av pilotfilter för biologisk oxidation testades och utvärderades i detta arbete, ett med kalcedonmassa och ett med HUFO-diskar. Pilotfiltret med kalcedonmassa fungerade bra och avlägsnade ungefär 85% av järnet och cirka 30% av manganet i råvattnet. Pilotfiltret kunde redan första driftveckan filtrera järn och mognadstiden för den biologiska oxidationen av mangan var ungefär 50 dagar. Pilotfiltret med HUFO-diskar lyckades inte avlägsna utfällt järn som inte adsorberat på HUFO-diskarna vilket med stor sannolikhet berodde på att den metod vi valt för pilotförsöket (störttappning) inte fungerat optimalt för denna typ av filter. Analysresultaten blev till följd av detta svårtolkade då de visade en förhöjd halt av järn på utgående vatten. Även mognadstiden för den biologiska oxidationen av mangan blev svårbestämd för pilotfiltret med HUFO-diskar p.g.a. ovan nämnda orsaker. Det finns därmed en stor förbättringspotential vad gäller genomförandet av HUFO-försöket. En annan metod än störttappning som t.ex. backspolning skulle troligtvis göra det möjligt att avskilja även de järn- och manganpartiklar som inte lyckats få fäste på HUFO-diskarna. Sammanfattningsvis så visar resultaten från pilotfilterförsöken att det är möjligt att avskilja järn och mangan på ett bra sätt med hjälp av kalcedonmassa, utan tillsatser av kemikalier eller behov av kraftig luftning. / Humans have affected the climate negative through various types of activities which have led to global warming. This will lead to a change in temperature which in turn will change the hydrological cycle. The quality of raw water is expected to deteriorate and lead to large adjustment costs.  Climate change will also lead to increased amounts of organic matter in both surface water and groundwater, which in turn will lead to increased levels of iron and manganese. Aeration and abiotic/biotic oxidation are used today to separate iron and manganese from the raw water. The biological oxidation is considered to be the fastest method for the separation of both iron and manganese. Not only is it the fastest but also more energy- and cost efficient. Biological oxidation is also applicable if the iron is complex bound to organic material or if the water does not have optimal pH.  Two types of pilot filter for biotic oxidation were tested and evaluated in this work, one with chalcedony sand and the other one with HUFO-discs. The pilot filter with chalcedony sand worked well and removed 85% of the iron and about 30% of the manganese in the raw water. The pilot filter could already during the first week of operation filtrate iron, and the ripening time for the biotic oxidation of manganese was approximately 50 days. The pilot filter with HUFO-discs did not manage to remove precipitated iron, which probably depended on the pouring method chosen for the trials, which did not turn out to be optimal for this type of filter. This is also why the results were difficult to interpret since the content of iron in the water was actually higher after the filtration compared to the raw water. Even the ripening time was difficult to determine for the biotic oxidation of manganese because of the non-effective pouring method for removing precipitated elements. This is also why there is a great potential for improvement considering the pilot filter with HUFO-discs. Another method such as backwashing would probably make it possible to wash out the precipitated iron- and manganese particles that had not adsorbed onto the HUFO-discs. In summary, the results from the pilot filter experiments show that it is possible to separate iron and manganese from water with the help of chalcedony sand without addition of chemicals or the need for a more vigorous aeration.