上水道
上水道（じょうすいどう）とは、一般に飲用可能な水の公共的な供給設備一般を指す。上水道には単に「水道」という呼び方もあり、下水道や中水道などとの区別を強調する場合に上水道と呼ばれることが多い。
世界の上水道の歴史
水道のルーツは古代地中海沿岸諸国とされる。当初は、深いところにある井戸の水を遠くに運ぶための水路であったと考えられている。古代ローマ人は後世「ローマ水道」と呼ばれることになる巨大なネットワークを構築したが、中世以後衰微する。
水道の近代化は1787年のパリで蒸気式揚水用ポンプが使われ、1829年にロンドンで砂濾過池による浄水設備の設置以降のことであり、鉄製パイプによる水道管の開発など19世紀のヨーロッパで急速に発達した。
日本の上水道の歴史
日本では、16世紀半ば、北条氏康の小田原支配時に早川から水を引き、小田原城下に飲用として供した小田原早川上水が最古の水道と考えられている。
豊臣秀吉の小田原征伐に参陣した諸大名たちは、この上水を見て、自領の上水開設の参考にしたものと考えられている。
徳川家康もその一人で、1600年頃の江戸の都市建設のために井之頭池から引いた神田上水をはじめ、その後、玉川上水、千川上水などが江戸の町に引かれていった（後に青山・亀有（本所）・三田の3つを加えて「六上水」と称した）。
現代から見れば、浄水施設や各戸給水がないという問題点があったものの、当時世界でもっとも進んだ設備を有していた。
日本で最初に本格的都市型、埋設式上水道を敷設したのは、讃岐高松藩と言われている。藩主松平頼重は、玉川上水より9年早い寛永21年（1644年）、矢延平六に命じて、高松城下に、配水枡・配水管を地中に埋設した本格的な上水道を敷設した。また、日本で現在も使われている最古の水道は、熊本県宇土市に在る轟水源を水源とする轟泉水道で宇土藩初代藩主細川行孝が造り寛文3年（1663年）に完成したものである。
始めは丸い土管の水道管で造られていたが、完成後100年程して6代目藩主細川興文のとき丈夫で長持ちする石の水道管に改修され今日に至る。
日本の近代的水道は、1887年（明治20年）10月17日に、横浜の外国人居留地で給水されたのが始まりである。当時居留地では、井戸を掘っても塩水が混じり、飲用に適さなかった。そこで当時の神奈川県知事沖守固は、英国陸軍工兵大佐の技師ヘンリー・S・パーマーを顧問に招き、資材も英国からの輸入に頼る形で、相模川の上流に水源を求めて近代水道の建設に着手した。
1885年（明治18年）に始められた工事は、1887年（明治20年）9月に竣工し、翌月から給水が始められた。近代水道は、1890年（明治23年）に水道の全国普及と水道事業の市町村による経営を内容とする水道条例が制定されたことにより、都市部で急速に実用化された。
旧来の水道設備が充実していたために整備が遅れていた東京でも、1898年（明治31年）には多摩川から淀橋浄水場を経由して、市内へと配水する設備が完成した。
日本に近代上水道が導入されたきっかけとしてはコレラなどの伝染病への対策という面もあるが、多少なれど事業当事者にとっての利潤という面も無視できなかった。東京府水道の建設などは当時の政府/内務省と当時の野党である改進党の思惑に、条約改正を目論む外務省が関わる東京改造計画が絡んだ。
日本では上水道網の導入が検討されていた明治中期、上水道が需要を集める保証は無かったとされている。特に湧水に恵まれた京都市などでは「京都の人がわざわざ金を払って水道を使うだろうか?」「使うだけの『水質』の魅力が水道にあるのか?」と甚だ疑問の目が向けられていた。
アメリカでの歴史
アメリカ国内の水道事業は個人の井戸から発展したもので、1652年にマサチューセッツ州ボストンに最初の水道事業体が発足した。1832年にはバージニア州リッチモンドに最初の近代的な浄水場が建設された。
アメリカでは植民地時代から1850年頃まで民間による水道経営が主流となっていた。しかし、富裕層が多く住む地域での給水に優先的に投資が行われていたこと、水道会社の利益が最大になるよう水道料金が設定されていたこと、水質への配慮が不十分であったことなどから公営の水道事業が徐々に増えていった。また、19世紀に入って都市化が急速に発展するとともにコレラやチフスなどの水系伝染病が大流行したが、水道が未整備の地域で汚染された井戸水や河川表流水を人力で汲んで用いていたことが原因であることが明らかとなってからは、近代的な浄水場の建設や配水管・給水管の整備が進んだ。
日本の上水道
日本の法律では水道法による水道のことを指し、この定義では「導管およびその他の工作物により、水を人の飲用に適する水として供給する施設の総体をいう」とされている。
なお日本でも水道法が2001年に改正され、水道事業の包括的な民間委託が可能となった。
2025年には世界全体で100兆円の市場となると言われている水道事業には、商社やメーカーだけでなく水道事業のノウハウを持つ日本の自治体の水道局も参入へ向けた行動を起こしている。
日本国内でも水道の民営化や包括的な委託の受け皿となるべく企業が設立されるとともに、一部の地方都市で実際に包括的な委託を受託した例もある。しかし、日本国内では大規模な水道事業を民営化したり、運営全てを民間企業に委託（包括的委託）した例は無い。なお、浄水場の運転操作や保守点検等の一部分や、料金徴収など周辺事業を民間委託している例は多数あるが、これらは水道事業に関わる経営判断を含め多くの部分を民間に任せている欧米の方式とは異なっている。
日本国内では経済的合理性や海外進出を考える商社やメーカー等の企業育成を考えて、水道企業を民営化したほうがよいとする意見や、水資源の公共性や水道の安定供給・安全性を考えて公営事業のままでよいとする意見など種々ある。また、一部の発展途上国での失敗例（ボリビアのコチャバンバ水紛争等）を取り上げて民営化に反対する意見もある。
水道事業者
水道事業を経営しようとする場合は、厚生労働大臣または都道府県知事の認可を受けなければならない。認可を受けた水道事業者は、事業計画に定める給水区域内の需要者から給水契約の申込みを受けたときは、正当な理由がなければ拒むことができず、原則として、水道により給水を受ける者に対し、常時水を供給しなければならない。また、施設を変更したり、料金を変更するときは、厚生労働大臣等の認可を受けなければならないなど、水道法の規制を受ける。
現在、水道事業はそのほとんどが地方公共団体により経営される企業（地方公営企業）によって行われ独立採算制で運営されている。多くの地域で、個々の需用者と直接契約して給水する「水の小売り」は各市町村の水道事業が担当している。都府県営水道がある地域でも「水の問屋」として各市町村に対して給水するのが普通だが、例外として、東京都（23区全域と多摩地区の一部）・千葉県（北西部の大部分）・神奈川県（中央部の大部分）などでは、都県営水道が直接利用者と契約して給水している。また、主に上水道に従事する公務員は、地方公営企業の職員として、水道事業による収入から給与・手当が支給される。一方、主に簡易水道に従事する公務員は、首長部局の職員として、簡易水道事業を所管する特別会計から給与・手当が支給される。
水道事業を行なう主体は、都道府県では水道局あるいは企業庁・企業局の水道部門である。市町村では、水道局・水道部・水道課と呼ばれているほか、上下水道局・建設部などの一部門となっている自治体も多い。複数の市町村にまたがる企業団や組合が水道事業を行なう地域もある。近年、水道料金の値上げが多く、その理由として水源地の水利権の高コストや老朽施設の更新、建設時の借入金負担や市町村合併に伴う価格見直しや節水へ意識誘導する目的で単価を上げると言った理由がある。
水質基準
日本における水道法（昭和32年6月15日法律第177号）が定める水質基準は、同法4条2項を受けて制定された水質基準に関する省令（平成15年5月30日厚生労働省令第101号）および平成20年4月1日から施行されたその一部改正（平成19年11月14日厚生労働省令第135号）により、51項目の検査項目・検査方法及び基準値が定められている。同水質基準においては、たとえばカドミウムや水銀などについてそれぞれ許容値が定められており、大腸菌（平成15年4月1日より従前の「大腸菌群数」から変更）は検出が許されない。これに適合しないと日本国内において「水道水」として供給できない。
また、上記「水質基準」とは別に、水質基準に準じて検出状況を把握し、管理すべき項目として「水質管理目標設定項目」があり、農薬などの目標値が定められている。なお、日本水道協会が全国の水質検査結果をデータベース化して公開している。
日本の水道水は上記のような水準を満たすように検査が行われていること、水道の技術が世界で最も発達しているなどの理由から、世界でも珍しく問題なく水道水が飲める環境がととのっている。また、横浜市水道局が177人を対象に、調査(この調査は、公開されていない)を行ったところ、9割近くが｢ミネラルウォーターより水道水のほうが美味しい。」と答えた。
なお、1980年代後半までは鉛製給水管が使用されたものの、水道水中への鉛の溶出が問題視されたため、近年は他の材質の給水管への取替えが進んでいる。しかし、2009年(平成21年)度の調査では、未だに約7,500kmの鉛製給水管が残っていると報告されている。
高度処理技術
日本の上水道では蛇口地点で塩素が0.1 mg/L以上含まれていなければならず、これによって大腸菌等のバクテリアの発生を防いでいる。水道の元となる取水した原水が十分に清浄であればこれだけで十分清潔な水道水が供給できるが、原水そのものが汚れたものであれば、多くの次亜塩素酸ナトリウムや次亜塩素酸カルシウムを加えてバクテリアを塩素殺菌する必要がある。この塩素は原水中のフミン質と呼ばれる主にバクテリア等の腐敗によって生じた多様な有機化合物群と反応してトリハロメタンと呼ばれるヒトの発ガン性物質が出来るので、塩素臭による不快感と共に、あまり水道中に加えることは出来ない。また、塩素に耐性を持つ特定の原虫が混入したりすることもあり、こういった汚れた原水で飲用の上水道を作る技術として、水の高度処理技術が生まれた。
高度処理技術では微細な穴の開いた膜を通したり、活性炭を使用する、オゾンを吹き込むなどのコストの掛かる方法をとる。シンガポールでは2003年から、下水を逆浸透膜で浄化する高度濾過技術を使った「ニューウォーター」（NEWater）計画を進めている。(日本の東京都では、既に行われている)
硬水と軟水
上水の元となる原水がミネラルを多く含めば、上水道で供給される水もそのままミネラル分の高いものとなる。ミネラル分の内でもカルシウムイオンとマグネシウムイオンの割合が高いものが硬水と呼ばれ、低いものが軟水と呼ばれる。通常はこの2つイオンの量を炭酸カルシウムに換算して、1リッター中に200 mg以上含まれるものが硬水で100 mg以下のものが軟水と呼ばれる。
欧州や中国の大部分は一般に硬水が多く、それに適した蒸し料理や油炒め料理、長時間煮込む料理が発達した。日本や米国は一般に軟水が多く、日本ではうまみを引き出した料理や緑茶が発達し、米国では欧州由来のコーヒーが本来の味を引き出せるために薄くなった。
逆流事故
1933年、米国のシカゴ万博会場のホテルで浴槽と便器の水が給水管内に逆流し、1,409名がアメーバ赤痢に罹患し、98名が死亡した 。1948年に日本でも逆流事故によって腸チフス患者が550名発生し、3名が死亡した。これらの事故をはじめ多くの水道による事故の経験から、日本では「水道法」と「建築基準法」が、水槽、プール、流しその他水を入れ、又は受ける器具、施設等に給水する給水装置にあつては逆流を防止するための適当な措置を講じることを求めている。
逆流を防止するためには、水道蛇口を浴槽や台所シンク等の容器の縁より十分上方に離して設置して「エアギャップ」を確保することが有効である。これは、エアギャップによって、水道管内の圧力が断水などによって負圧となった時に管内に汚水が取り込まれる「逆サイフォン現象」を防ぐことが出来るからである。
集合住宅などでシャワーヘッドを湯水の入った浴槽内に漬けていると、万が一、断水などで管内が負圧になり、この時シャワーのコックを開けると、逆サイフォン現象によって不衛生な水が上水道管内に取り込まれてしまうので注意が必要である。
構造的に水道の吐出口が容器内に開口するフラッシュバルブ式大便器のような水回り器具ではエアギャップを確保することが不可能なために、「バキュームブレーカー」という逆サイフォン現象を防止するための仕組みを備えるものがある。大気圧式バキュームブレーカーでは大気圧と管内との差圧によって逆流を防止する仕組みとなっているため、逆流防止弁より確実に機能する。
クロスコネクション
日本において、「水道法」と「建築基準法」は、上水配管とその他の用途の配管を直接接続することを禁じている。これは、上水側の圧力が何かの理由でなくなった場合やその他の配管の圧力が上昇した場合、上水側に逆流する恐れがあるからである。これを「クロスコネクションの禁止」という。
アメリカにおいては、多くのクロスコネクションが存在し、事故を防ぐために逆流防止弁が開発され、逆流を阻止するように設計されているが、劣化やゴミが挟まるなどの機能喪失は完全には防ぎきれない。そのため、多くの逆流事故が起きている。
クリプトスポリジウム
1993年に米国ミルウォーキーで原虫のクリプトスポリジウムによる上水道の汚染があり、40万人の感染者と400名の死者を出した。また、日本においても1996年に埼玉県越生町で8812名の感染があった。この5μm程の大きさの微生物は上水道の通常の消毒に用いられる程度の塩素濃度では死滅しないため、日本を含めた多くの国の上水道ではこの原虫の混入がないように随時注意が払われている。コストを掛けて濾過フィルターを設置している水道事業者もある。