1. 「高性能な浄水場」とは何だろう？
浄水場を新しく作るとしたら、どんな設備を入れたいと思うでしょうか。最新の膜ろ過設備、高度なセンサーと自動制御システム、精密な薬品注入装置、複数の処理工程——そうした設備が揃っているほど、より安全で高品質な水ができると思うかもしれません。
しかし、本当にそうでしょうか。
「より高度な処理をするほど、より良い浄水場になる」という考え方は、一見もっともらしく聞こえます。しかしこのシリーズを通じて考えてきたように、現代の水インフラには人材不足でCO2排出抑制が求められる状況下では、浄水の性能だけでなく、エネルギー・人材・コスト・持続可能性という視点が同時に求められます。今回は、そのすべてを改めて水の浄化技術という観点から問い直してみたいと思います。
2. まず、「高度な浄水」が必要な場合は当然ある
この記事は「高度な浄水処理は不要だ」という主張ではありません。最初にこれをはっきりさせておく必要があります。
原水に特定の化学物質が含まれている場合、海水から真水を作る必要がある場合、有機物が多い場合、特殊な汚染物質がある場合——こうした水源では、高度な処理が不可欠です。海水ならROが必要であり、特定の汚染物質には吸着・酸化などの処理が求められます。水質に応じて処理を追加していくことは、当然必要なことです。
ここで問いたいのは、「高度処理が必要な水源に対して高度処理を行うこと」ではありません。「そうでない一般的な水源に対しても、必要以上の処理を積み重ねることが、本当に社会全体にとって最適なのか」という問いです。
3. 問題は「必要以上の処理」ではないか
比較的良好な河川水を浄水するという場面を考えてみましょう。この水源で、「最高レベルの高度処理を施すことが社会全体にとって最適か」を問うのは、技術者として重要な視点です。
なぜなら、浄水場は「水をきれいにする設備」であると同時に、「電力・薬品・人材・設備・土地を消費する施設」でもあるからです。処理工程を追加するたびに、必要な機材が増え、必要なエネルギーが増え、必要な薬品が増え、必要な技術者が増え、発生する汚泥が増えます。
これらはすべて、社会が負担するコストです。
「どれだけ高度な処理をするか」だけでなく、「どれだけ必要最小限の資源で必要な水質を確保するか」も、今後の世界にとって、浄水技術を評価する重要な軸になります。
4. 水処理には「見えないコスト」がある
1m³の水を浄水場で作るとき、そこには水だけが存在しているわけではありません。その背後には、電力・薬品・人件費・設備の購入費・保守費・部品交換費・汚泥の発生とその処理費・建設費・将来の更新費用が隠れています。
私たちは水道水の単価を「円/m³」で見ますが、その数字の裏にはこれらすべてのコストが積み重なっています。そして水道料金を支払う住民は、その地域の浄水場の規模・技術・運営体制に関係なく、安定した水の供給を求めています。
だとすれば、「必要な水質を、できるだけ少ない資源の消費で安定して作り続けること」が、水道インフラとして本当に目指すべき姿なのではないでしょうか。
5. 「浄水場のLCC」で考える
浄水場を評価するとき、建設費だけを見ることには限界があります。浄水場は建設後20年・30年、場合によってはそれ以上にわたって使い続けます。
重要なのは、建設費（CAPEX）と運営費（OPEX：電力・薬品・人件費・汚泥処理・保守・消耗品）と更新費を合計したライフサイクルコスト（LCC）です。「1m³の水を30年間にわたって供給するとき、総合的にいくらかかるのか」という視点で見ることが、浄水方式の本質的な比較につながります。
建設費が安くても、長期にわたって電力や薬品、人件費が大きくかかるシステムは、LCCで見ると高コストになることがあります。逆に、建設費が多少高くても、長期的なランニングコストを抑えられるシステムは、LCC上は優位になる可能性があります。
6. さらに「人」がコストになる
LCCを考えるとき、見落とされがちなのが「人」というコストです。高度成長期の日本では、人口が増え、技術者も増え、大規模な設備を運用できる体制が整っていました。
しかしこれからは状況が変わります。人口が減少し、水道の使用量も水道収益も下がります。それに伴って自治体の財政も厳しくなり、技術職員の確保はますます難しくなります。複雑な機械設備を日常的に操作・点検・調整できる技術者が、地方の水道現場からいなくなっていくのです。
「その設備を動かせる人がいる」ことは、水道インフラを維持する前提条件でした。その前提が崩れつつある中で、技術者依存度の高いシステムを維持し続けることは、長期的なリスクを抱えることになります。
7. そこで「引き算の浄水」という発想
ここで今回のキーワードが登場します。「引き算の浄水」という考え方です。
浄水技術を次々と追加していく「足し算の高度化」に対して、「必要のないものを最初から持たない」という発想です。不要な薬品を減らす、不要な機械を減らす、不要なポンプを減らす、不要な制御システムを減らす、不要な汚泥を減らす、不要なエネルギーを減らす——この方向の思想です。
足し算の高度化が「より多くの機能を追加することで、より良い水にする」アプローチだとすれば、引き算の合理化は「必要な機能だけを残すことで、長期的に安定した運用を実現する」アプローチです。これは技術の退化ではなく、技術の成熟です。
8. そこで登場する「緩速ろ過」
引き算の浄水を考えるとき、その代表的な技術の一つが緩速ろ過です。
砂の層に水をゆっくりと通します。砂層の表面には、時間をかけて生物膜が形成されます。水はこの砂層を通過する過程で、物理的なろ過と、生物学的な作用によって浄化されていきます。
シンプルです。読者の方の中には「こんな古い技術で、本当に大丈夫なのか？」と思う方もいるかもしれません。その疑問はもっともです。しかしこの疑問に答えることが、今回の記事の核心でもあります。
9. 緩速ろ過の「古さ」は弱点なのか？
緩速ろ過は19世紀から使われてきた技術です。ロンドンで1829年に実用化されたのが最初期とされており、近代水道の黎明期から存在しています。
「古い＝劣っている」とは限りません。重力・砂・微生物という、自然界にすでに存在する仕組みを利用しているのが緩速ろ過です。電動機器が最小限で済み、凝集剤などの薬品が基本的に不要で、砂という比較的入手しやすい素材を使います。
むしろ技術が進歩した今だからこそ、「機械を増やすのではなく自然の仕組みを活かして機械を減らす」という選択肢の価値が見直されてきています。21世紀の人口減少・技術者不足・エネルギーコストという文脈の中で、緩速ろ過という19世紀の発想が、現代的な意味を持ち始めています。
10. しかし緩速ろ過には弱点もある
公平を期すため、緩速ろ過の弱点も明確にしておきます。
緩速ろ過単体には、いくつかの制約があります。ろ過速度が遅いため、同じ処理水量を確保するためには広いろ過面積が必要になります。原水の濁度が高い場合や濁度変動が大きい場合には、緩速ろ過だけでは十分に対応しきれないことがあります。生物膜の形成に時間がかかるため、立ち上がりに余裕が必要な場合もあります。
「緩速ろ過なら何でも処理できる」わけではありません。水源の条件によっては、緩速ろ過に前処理を組み合わせるか、あるいは別の処理方式を選ぶ必要があります。
11. そこで「粗ろ過」を組み合わせる
緩速ろ過の弱点、特に高濁度や濁度変動への対応力を補うために登場するのが「粗ろ過」との組み合わせです。
原水をまず粗ろ過に通します。砂利を使って、大きな懸濁物や大部分の濁質を前段で取り除きます。その後、比較的安定した水質になった水を緩速ろ過へ送ります。
粗ろ過が「前衛」として濁質変動を吸収し、緩速ろ過が「本処理」として安定した浄化を行う——という役割分担です。前処理と本処理の組み合わせが、単体では難しかった問題を解決します。
12. この組み合わせで何が変わるのか
緩速ろ過単体では、「原水の水質がある程度良好であること」が安定運転の重要な前提でした。原水が濁れば、緩速ろ過の負担が増し、ろ過池の管理が難しくなります。
粗ろ過を前段に置くことで、高濁度や濁度変動を粗ろ過側で受け止めることができます。緩速ろ過には比較的安定した水質の水が届くようになり、安定した運転が維持しやすくなります。
この組み合わせにより、100度程度の高濁度原水にも対応できる実績があります（実際の適用可能な濁度範囲は原水条件・設備設計によって異なります）。比較的良好な水源から変動の大きな水源まで、緩速ろ過の適用範囲を広げることができるのが、この組み合わせの重要な意味です。
13. 「豪雨」とつなげる
この粗ろ過＋緩速ろ過の組み合わせは、気候変動という文脈でも重要な意味を持ちます。
このシリーズの第1回から繰り返し見てきたように、気候変動は降雨の極端化をもたらします。平常時は数度の濁度だった河川水が、豪雨後には50・100と急上昇することがあります。この急激な濁度変動への対応は、多くの浄水場にとって課題です。
粗ろ過→緩速ろ過という構成は、この濁度変動を吸収するバッファとして機能します。気候変動によって原水の変動が大きくなるこれからの時代に、原水変動に対する耐性を持つシステムとして評価できます。「低エネルギーであるだけでなく、気候変動による原水変動にも対応できる」——これは、このシステムの重要な価値の一つです。
14. 急速ろ過と比較するとどうなるか
ここで、急速ろ過と粗ろ過＋緩速ろ過を比較してみましょう。
単純に「緩速ろ過は遅い、急速ろ過は速い」から「緩速ろ過は面積が必要、急速ろ過は狭い敷地で十分」という比較は不十分です。急速ろ過では通常、急速ろ過本来のろ過池に加えて、薬品混和池、沈殿池、逆洗・薬品設備・汚泥処理・汚泥脱水などが必要になる場合があります。さらに、水質改善のためにオゾン処理や粒状活性炭ろ過と組み合わせるケースが一般化しています。一方、粗ろ過＋緩速ろ過では、これらの多くを必要としないか、大幅に削減できる可能性があり、結果的に浄水場全体の敷地面積はそれほど変わらなくなってきていると言える場合もあります。
以下に主な項目を比較します（実際の数値は原水条件・規模等によって大きく変わります）。
| 比較項目 | 急速ろ過系 | 粗ろ過＋緩速ろ過 |
|---|---|---|
| ろ過速度 | 高い | 低い |
| ろ過池面積 | 小さい | 大きい |
| 前処理 | 凝集沈殿処理が必要 | 粗ろ過が必要 |
| 薬品使用 | 必要 | 不要 |
| 電力消費 | ポンプ・攪拌・逆洗等 | 最小化可能 |
| 汚泥発生 | 発生 | 最小化可能・薬品の混入なし |
| 運転 | 機械・薬品依存度が高くなりやすい | 比較的シンプル |
| 高濁度対応 | ○ | 粗ろ過との組み合わせで○ |
| 敷地 | 小さめ～中程度以上 | 大きめ |
| LCC | 原水・規模等による | 原水・規模等による |
「ろ過池の面積」だけを比べると緩速ろ過が不利に見えますが、浄水場全体のLCCで比較すると、差は単純ではありません。
15. 「土地が必要」という弱点をどう考えるか
緩速ろ過が多くの面積を必要とすることは確かです。しかしこれは、「土地を使うこと」と「電力・人材・薬品・汚泥・保守費」を同じ土俵で比較する問題です。
地方では土地は比較的確保しやすい一方、技術者は確保しにくい、人件費は固定費として重くのしかかる、という状況があります。この条件下では、「土地を多少多く使って、人材とエネルギーと薬品コストを下げる」という選択が合理的になる場合があります。
逆に都市部では土地1m²の価値が非常に高く、コンパクトな設備の優位性が際立ちます。最適な浄水場の形は、その土地の経済条件・地価・人材事情・水源特性によって変わります。「地方では土地を使った方が合理的」というケースが存在するのは、その条件の差を踏まえた合理的な判断な場合があるのです。
16. 「省人化」は「無人化」ではない
ここで一つ、誤解を防いでおく必要があります。粗ろ過＋緩速ろ過は「無人で動く」システムではありません。
ろ材の定期的な管理・水質の確認・施設の点検・異常発生時の対応——これらは引き続き必要です。完全無人化を目指すのではなく、「高度な機械設備を多数常時稼働させる必要性を減らし、少ない人員でも維持できる構造にする」ことが目標です。
「省人化」とは「人がいらなくなること」ではなく、「限られた人員で安定した運用を継続できること」です。人口減少時代の水道インフラに求められるのは、この意味での省人化です。
17. 「故障モードが少ない」という価値
もう一つ、複雑性という観点からも考えてみましょう。機械・センサー・アクチュエーターが増えるほど、故障箇所も増え、点検個所も増えます。消耗品も増え、交換部品の在庫も必要になり、診断・校正・電源管理・制御システムのメンテナンスも必要になります。
「必要な機能を、できるだけ少ない機械で実現する」という設計には、省エネという効果だけでなく、「故障リスクを減らす」「維持管理をシンプルにする」という独自の価値があります。部品が少なければ壊れる箇所も少なく、理解しやすいシステムは地域の担当者が自ら診断・対応できる可能性も高まります。
18. 「自然を利用する」ことと「古い技術」は違う
緩速ろ過は「昔からあるから使う」という理由で採用するものではありません。むしろ、「自然界が持っている浄化機能を、人間が理解して合理的に利用する」という思想に基づいています。
現代の材料科学・流体工学・センサー技術・設計技術を組み合わせることで、緩速ろ過という19世紀の原理を現代の水道システムとして再設計することができます。「古い技術を守る」のではなく、「古い原理を、現代の条件に合わせて再設計する」——これが、粗ろ過＋緩速ろ過を今日的な意味で評価する視点です。
19. 「高性能」の意味を問い直す
ここでタイトルの問いに戻ります。高性能とは「より多くの処理をすること」なのでしょうか。それとも「必要な水質を、最小限の資源で長期間安定して作ること」でしょうか。
前者の定義なら、工程が多く、センサーが多く、薬品が多い浄水場が高性能です。後者の定義なら、必要な水質基準を満たしながら、少ないエネルギーで、少ない人材で、長い年月にわたって安定して動き続ける浄水場が高性能です。
地方の水道が向かうべきなのは、どちらの「高性能」なのか。この問いに向き合うことが、これからの水道設計の出発点になると考えています。
20. ただし、ROもAWGも否定しない
ここで重要な整理をしておきます。このシリーズではRO・AWG・循環型水処理など、様々な水技術を取り上げてきました。粗ろ過＋緩速ろ過を紹介することは、これらを否定することではありません。
| 水源・条件 | 考えられる技術 |
|---|---|
| 比較的良好な表流水 | 緩速ろ過等 |
| 高濁度・変動する表流水 | 急速ろ過、膜ろ過、粗ろ過＋緩速ろ過 |
| 特定の化学物質 | 膜ろ過、活性炭処理、イオン交換処理など |
| 海水・塩水 | RO |
| 使用済み水 | 循環・再生水処理 |
| 液体水源が乏しい | AWG |
| 廃熱が利用できる | 熱駆動AWG |
水処理にはどんな場合でも使える「一つの王様」はいません。水源の条件・規模・地域特性・エネルギー事情・人材状況——これらが異なれば、最も合理的な技術も変わります。粗ろ過＋緩速ろ過は「比較的良好な淡水源がある場合に、少ない資源で安定した浄水を実現したい」という条件に向いた選択肢の一つです。
21. 日本の地方水道へ
ここで、このシリーズを通じて繰り返し見てきた日本の地方の状況に戻ります。
人口が減少し、水道の使用量が下がり、水道収益が減り、技術者の確保が難しくなり、インフラが老朽化していく——これが多くの地方水道が直面している現実です。しかしその一方で、その地域には水源が残っています。河川・湖・地下水・湧水・ダム・雨・雪——その水源の多くは、まだそこにあります。
「水源そのものを失っていないのなら、その水をどうすれば少ない人とエネルギーで水道にできるか」——これが問いです。水源があるのに、それを活かす仕組みが追いつかなくなることが、これからの地方水道の最大の課題かもしれません。
22. 「高度化」ではなく「適正化」
地方の水道に本当に必要なのは、高度化ではなく適正化なのではないでしょうか。
高度化とは、より複雑に、より多くの機能を追加することです。適正化とは、その地域の水源・規模・人材・財政に必要な機能だけを残すことです。人口が少ない地域が、大都市と同じ水処理システムをそのまま持ち続ける必要はないかもしれない。しかし、水質と安全性は妥協しない——この両立こそが、適正化の本質です。
23. 「引き算の浄水」という言葉をもう一度
これからの水道に必要なのは、必ずしも「高度化」ではないのかもしれません。高度な設備を追加する、センサーを追加する、処理工程を追加する——これだけが方向性ではない。不要なものを取り除き、それでも必要な水質を確保する。これが「最もシンプルな浄水」というこの記事のキーワードです。
粗ろ過＋緩速ろ過は、その最もシンプルな浄水を体現した一つの形です。緩速ろ過という古い原理に粗ろ過という前処理を組み合わせることで、現代の原水変動と人材不足という条件に対応しながら、少ない資源で安定した浄水を実現します。
24. 最後に——「良い浄水」とは何か
私たちは「高度な浄水」という言葉を聞くと、たくさんの設備が並んだ最新鋭の浄水場を思い浮かべます。しかし水道にとって本当に大切なのは、設備の数や複雑さではないのかもしれません。
必要な水質を確実に作り、少ないエネルギーで、少ない人員で、長い年月にわたって安定して水を届け続けること——それこそが「良い浄水」の本質ではないでしょうか。
ここまで、私たちは水を「貯める・循環させる・海から作る・空気から作る」方法を見てきました。どの方法にも、それぞれの強みと弱みがあります。では、それらをどう組み合わせると、これからの水道はどんな姿になるのでしょうか。最終回では、このシリーズ全体を一つの絵として描いてみたいと思います。