보건위생 및 소화(消火)가 주요 목적인 계통적인 급수설비. 일반적으로 수도라고 하면 상수도를 가리키나, 하수나 공업용 수도와 구별할 때는 상수도라고 한다.

수도법에는 파이프에 의하여 음료수를 공급하는 것이 수도의 조건으로 되어 있다. 단, 외국에서는 1개의 용도만을 목적으로 하는 수도가 있다. 예를 들면, 미국의 로스앤젤레스에 있는 소화용 수도와 파리의 잡용수도(雜用水道) 등이다. 이러한 수도는 사용목적에 의하여 물을 송수하기 때문에 합리적이다. 그러나 배수계통이 중복되므로 경비가 많이 들고, 실수로 두 계통의 물을 혼동할 위험 등의 이유로 채택하는 예가 적다.

수도는 3가지로 분류하는데, 급수인구 5,000명 이상을 상수도라 하고, 5,000명 이하 100명 이상의 수도를 간이수도라 하며, 기숙사·사택 등 100명 이하에 공급하는 자가용 수도를 전용수도라 한다. 수도는 도시생활 및 공업생산에 절대적일 뿐만 아니라 건강상에도 큰 이익을 가져오게 된다.

즉, 수도가 보급되면 장티푸스·콜레라·이질 등의 소화기계의 전염병을 비롯하여 풍토병·눈병·유아사망률이 크게 감소된다. 반면에 관리가 불충분하면 막을 수 있는 전염병균이 수도를 통해 폭발적으로 전염되기도 한다.

【수량·수질·수압】 수도가 그 목적을 다하려면 수량·수질·수압의 3요소를 만족시켜야 한다. 수량은 국민성·습관·생활정도 등에 따라 큰 차이가 있다. 금후 1일 1인당 급수량의 증가와 더불어 수도의 규모가 커지는 경향이 있는데, 이는 대도시의 생활수준의 향상과 함께 산업 및 서비스업 등이 도시생활에 많은 물을 필요로 하는 데 있다.

수질은 우선 위생적으로 안전하고 보기에 깨끗하며 먹어서 맛이 좋아야 한다. 그 구체적인 기준은 수도법에 의한 수질기준에 적합하면 된다. 수압은 관내의 수압이 최저 1.5 kg/cm2가 표준이므로 관내수압이 균등하게 유지되어 물이 관의 끝에서 유출될 수 있으면 이상적이다.

【수도의 계통】 수도는 수원에서 물을 취수하여 이 물을 정수장까지 도수한 다음 수질을 개량·정수하는 공정을 거쳐 소독 후 각 가정 및 공장에 분배하는 급수시설 등으로 되어 있다.

【수원】 수도의 수원으로는 하천·호소(湖沼)·저수지·지하수·복류수(伏流水) 등이 이용된다. 근래 한국에서의 취수상황을 보면 하천의 의존도가 높고 대도시에서도 이러한 수원을 이용하고 있다. 그러나 수질의 변동이 심하고 특히 홍수 때에는 탁도(濁度)가 급격히 증가하며, 하수나 배수에 의하여 오탁(汚濁)되기 쉬운 것이 결점의 하나이다.

이에 대하여 호소나 저수지는 정화력이 강하고 수량·수질이 안정되어 있으므로 상수도의 수원으로 훨씬 적합하다. 그러나 플랑크톤이 번식해서 정수작업을 방해하는 경우가 있고, 여름철의 저층수(底層水)에는 철·망간이 용출(溶出)하여 장애를 일으키는 경우가 있다.

미시간호를 이용하는 시카고와 템스강의 물을 저수하여 사용하고 있는 런던을 위시하여 서양에는 호소나 댐을 수원으로 하고 있는 곳이 많다. 지하수는 일반적으로 수질이 양호하고 안정되어 있으나 다량의 물을 얻기 어렵고, 또 장래의 취수량 확보에 대한 예측이 곤란하다는 결점이 있다.

따라서 지하수는 주로 소규모 수도의 수원으로 이용되고 있다. 단, 독일에서는 대도시에서도 지하수를 이용하고 있는데, 이것은 지세나 지질상 많은 지하수를 얻을 수가 있는 것과 지표수가 많이 오탁되어 있기 때문이다. 지하수 특히 깊은 우물물은 수질이 양호하다.

그러나 때로는 철·망간이 다량으로 함유되어 있는 경우가 있다. 이러한 때는 이런 성분을 제거하는 특별한 처리를 해야 한다. 복류수는 극히 얕은 지하수이므로 그 수질은 지표수의 영향을 받기 쉽지만 지표수에 비해 훨씬 양질이며 안정되어 있다. 그러나 취수량은 지세나 지질에 의해 크게 좌우된다는 점과 장래의 예측을 하기 어렵다는 점 등은 지하수와 같다.

【취수】 취수방법은 수원의 종류에 따라 차이가 있다. 보통, 하천일 경우에는 취수문·취수관·취수탑 등을 사용하여 취수한다. 취수문은 하천을 가로질러 댐을 만들고 하천의 수위를 상승시켜 취수문으로 유도한다. 문에는 철격자를 끼워 다른 물질의 유입을 방지함과 동시에 수량을 조절하는 제수(制水) 밸브를 장치한다.

취수관은 하안(河岸)에서 가로방향으로 또는 하상(河床)에서 위쪽으로 향해서 개구부를 부설한다. 취수탑은 원래 호소나 저수지에서 취수하는 데 이용되는 것이며 하천에서는 수심이 충분한 하류부에 이용된다. 콘크리트제(製)로서 원형 또는 타원형의 단면을 가지고 있고 그 주위의 적당한 위치에 적당한 높이로 인입구를 설치한다.

물은 인입구로 유입하여 탑의 저부에 접속된 철관이나 수저(水底) 터널을 통하여 호안(湖岸)으로 유도된다. 또한 인입구에는 수량조절을 위한 수문를 설치하고 탑과 호안 사이에는 다리를 가설하여 수문 조작 등의 작업용 통로로 한다. 이와 같이 취수의 조건으로서는 확실하게 취수가 되고, 수질오염의 염려가 없는 지점일 것, 물고기나 모래·자갈 등 다른 잡물의 유입을 방지할 것, 수량을 자유롭게 조절할 수 있을 것 등이다.

【도수】 도수에는 일반적으로 개거 및 암거가 사용된다. 개거는 도랑과 같이 뚜껑이 없는 수로이고, 뚜껑이 있는 것이 암거이다. 암거 대신에 콘크리트제의 관을 이용하기도 한다. 개거는 외부로부터의 오염을 받기 쉬울 뿐 아니라 벽의 주위에 조류(藻類)나 작은 동물이 발생하여 이것이 여러 가지 장애를 일으키므로 별로 좋은 것은 아니다.

【정수】 수질이 좋은 지하수나 용출수(湧出水)는 염소소독만을 하고 급수하는 경우가 많으나, 하천이나 호소를 수원으로 하는 수도에서는 탁도와 세균류 등의 유해불순물을 정성껏 제거하지 않고서는 음료수로서 공급할 수 없다. 이와 같이 물을 정화하는 것을 정수(淨水)라고 하며, 정수를 하는 장소를 정수장이라 한다.

정수의 방법에는 대별하여 완속여과법(緩速濾過法)과 급속여과법이 있으며, 원수(原水)는 앞서의 어떤 방법으로든 정화의 목적을 달성할 수 있지만, 철·망간 기타 경도를 높이거나 냄새를 나게 하는 물질 등의 특수성분을 제거하기 위하여는 그것에 적합한 특수처리 방법을 채택해야 한다.

〈완속여과법〉 영국에서 발명된 방법으로, 유럽에서 널리 이용되고 있다. 이 방법에서는 보통 침전지를 두어 여과속도 3~5 m/일(日)로 모래여과한다. 침전지는 수심을 약 4 m로 한 철근 콘크리트못에 원수(原水)를 유입하고 정치시킨 후, 약 8시간 만에 유출시켜 모래 및 비교적 거친 점토 등을 침전시키는 곳이다.

침전이 끝난 물은 완속여과지에 유입되어 모래층(두께 70∼90 cm)을 통과하면서 여과되는데, 탁도·세균 등은 완전히 제거될 뿐 아니라 암모니아·철·망간과 같은 용해성 물질들도 매우 잘 제거된다. 여과의 지속시간이 길어지면 모래층의 표면에 무수한 세균과 조류(藻類)를 포함하는 점질의 막(여과막)이 형성되는데, 사면(砂面) 이하 수 cm까지 세균을 주체로 한 적갈색 점착성 물질이 부착되어 있다. 말하자면, 완속여과에서는 여과막과 사립(砂粒)을 내포한 점질막이 생겨야 비로소 정화력을 발휘하게 된다.

여과가 계속되면 생물막이 점점 두껍게 되어 통상 20∼30일이 되면 모래의 공극이 폐쇄되어 여과의 능력이 저하된다. 이런 경우 모래층 표면을 1∼2 cm 깎아내어 여과 기능을 회복시켜야 한다. 완속여과지에서 여과된 물은 세균의 99 %가 제거되어 있으므로 염소소독만으로 정화의 목적을 달성할 수 있다.

완속여과법은 안전하고 맛이 좋은 양질의 물을 얻을 수 있을 뿐 아니라, 관리하기 편하고, 약품이나 동력이 필요하지 않은 장점이 있다. 그러나 반면에 광대한 면적과 인력이 필요하며 자동화하기 어려운 결점이 있기 때문에 최근에 설치되는 것은 거의 이 방법을 사용하지 않고 있는 실정이다.

〈급속여과법〉 미국에서 개발되었으며 기계여과라고도 한다. 이는 약품침전지를 겸해야 하며, 여과의 속도는 120~150 m/일(日)이다. 사용되는 약품으로는 황산알루미늄과 같은 응집제를 주입한 후 혼화지에서 약품을 혼화시키면 알루미늄의 수화물이 생겨 수중의 점토입자와 세균 등이 상호운동으로 결합되어 미소한 침전물을 만든다.

이것을 침전물 형성지에 도입한 후에 20∼40분간 체류하게 하여 큰 침전물로 응집시켜 침전지에서 3∼4시간 머물게 하면 그 동안에 대부분의 부유물이 침전하여 제거된다. 약품침전지에서 제거되지 않은 부유물은 다음 단계인 모래여과지에서 제거된다. 그러나 세균류와 미소한 생물은 완속여과법과는 달리 여과수 속에 새어나오게 된다. 이들 생물을 살균하기 위한 제3의 공정으로서 염소소독을 하여야 한다.

전처리(前處理)의 성적에 따라서도 다소 차이가 있으나 보통 급속여과에서는 1∼2일 동안 계속적으로 여과를 하면 막혀서 여과가 되지 않는다. 이때 위에서 압력수를 이용하여 모래층 표면에 축적되어 있는 침전물의 막을 파괴함과 동시에 아래쪽에서는 정수를 내뿜어 여과층을 깨끗하게 역류 세척하여 여과의 기능을 회복시킨다.

사용되는 응집제로서는 황산알루미늄·폴리염화알루미늄·황산철과 염화철 등이 사용되고 보조제로서는 소석회·소다회·가성소다·알긴산나트륨·활성규산 등이 사용된다. 그리하여 이러한 약품 등을 적절히 조합하여 탁도를 단시간에 낮춘다.

약품침전지는 보통침전지와 같은 수심 4 m인 콘크리트조인데 침전된 오물(sludge)을 배제하기 위한 집니기(集泥器:sludge collector)를 설치하는 경우가 많다. 최근에는 침전지를 2∼3층으로 건조하여 경사판을 설치하고 소형화시켜 사용하고 있다. 그리고 혼화지와 침전지를 일체로 한 고속 응집침전지가 있는데 관리하기 어렵지만 용지가 적게 소요되므로 널리 이용되고 있다.

최근에는 급속여과조작의 자동화가 성행되어 단순한 원리로서 자동급속여과장치가 개발되고 있다. 이와 같은 급속여과법은 탁도와 색도가 높아도 정화가 가능하고 용지면적이 적게 들며, 여과의 세정이 기계적으로 자동화되기 때문에 인력이 필요하지 않은 이점이 있다.

반면에 정화기능이 약품처리의 양부에 의하여 지배되므로 안전성이 적어, 조작관리에 숙련된 인력이 요구된다는 점, 정수의 수질이 완속여과법에 비해 뒤진다는 점, 암모니아·취기·망간 등의 제거에는 효과가 없다는 점 등의 결점이 있다.

〈특수처리법〉 이상 기술한 방법으로 제거할 수 없는 성분이나 정수작업을 방해하는 물질을 함유할 경우에 특별히 처리하는 방법을 특수처리법이라 한다. 즉, 철·망간을 다량으로 함유할 경우에 적갈색이나 흑갈색이 되므로 제거해야 한다. 그러기 위해서 먼저 포기(曝氣)하거나, 염소·과망간산칼륨·오존 등을 사용하여 산화시키고, 모래나 특수한 여과재료를 사용한 여과처리로 제거하는 것이 일반적이다. 그러나 철이나 망간을 좋아하는 박테리아를 이용하여 제거하는 방법도 있다.

또 경도(硬度)가 높은 물은 보일러의 내부에 침착물을 생기게 하며 이질의 원인이 되기도 하므로 소석회나 소다회를 가하여 칼슘이나 마그네슘을 침전시켜 제거하거나 이온교환수지법을 사용하여 제거한다. 물의 냄새를 제거하는 것은 매우 어려운데, 현재로서는 활성탄에 흡착시키거나 오존으로 분해하는 이외에 다른 확실한 방법은 없다.

보통 조류 등의 플랑크톤이 다수 발생하면 물의 냄새나 색은 여과지에서는 해결하기가 힘들다. 그러므로 일반적으로 황산구리나 염소 등을 사용하여 죽이거나 마이크로스트레이너를 사용하기도 한다. 또한 적당량의 플루오르 이온을 함유한 물을 유아에게 먹이면 충치예방에 효과가 있으므로 수돗물에 플루오르 화합물을 첨가하는 경우가 있는데, 영국과 캐나다에서는 널리 이용되고 유럽에서도 채택하는 수도가 많다.

【배수】 정화된 물을 도로 밑에 매설한 관을 통하여 배수토록 하는데, 이 관을 배수관이라고 한다. 물의 사용량은 조석으로 많고 야간은 적다. 따라서 사용량이 많을 때를 위하여 저수하는 설비가 필요한데, 이것이 배수지 또는 배수탑(고가 탱크)이다. 배수관은 서로 그물 모양으로 연결시켜 전지역의 수압을 균등하게 하고 정체나 고장으로 단수가 되지 않게 한다. 배수관의 재질에는 여러 가지가 있으나 한국에서는 주철관류를 많이 사용하고 있다.

【급수】 배수관에서 분기하여 각 가정에 물을 공급하는 것을 급수라 하고, 이 사이의 관을 급수관이라 한다. 배수관에서 분기하기 위한 분수전, 수리나 급수가 정지될 때 사용되는 지수전(止水栓), 수량을 계측하는 양수기 및 기타 부속재료를 총칭하여 급수장치라고 한다. 고층건물에는 일단 지하에 있는 수수(受水) 탱크에 넣은 후 이것을 펌프로 옥상 탱크에 퍼올려 여기서 급수한다.

급수관은 종래에는 납관을 사용하였으나 지금은 아연도금 강관이나 염화비닐관·폴리에틸렌관·구리관 등 여러 가지를 사용하고 있다. 그런데 수질에 따라서는 강관으로부터 철분이 용해되어 빨간물이 나오는 현상이 자주 일어나므로 특수한 도장(塗裝)이 필요하다.