私たちは河川水や地下水を生活用水や産業用水として利用し、利用した水は再び河川や海に戻しています。このサイクルを回していく過程では目的に応じ、水の中に含まれている不純物を取り除く必要があります。水処理とはこの不純物を水の中から取り除くことであり、生活用水であれば見た目の清浄さ、人の健康を維持することを目的とし、産業用として使われる水の場合はそれぞれの用途に合わせて処理プロセスが決められます。また、利用した水を自然に返す場合は、汚染の程度、放流先の基準に合わせ浄化処理を行い、自然環境への負荷を少なくして放流する必要があります。これらの水処理にはいろいろな方法がありますが、最終的に要求される水質を低コストで安定して確保することが大切であり、そのためには個々のプロセスを最適なものにしていく必要があります。このプロセスを決めていく過程では理論と経験が要求されますので水処理はある意味で経験工学的な一面も有しているといえます。

水は無色透明であっても何かが混入しています。これらは大別すると、夾雑物(ゴミ、埃、粘土質、砂鉄など)、水生生物(細菌、微生物など)、有機物質(藻類や樹木が微生物の働きで分解されたもの、有機洗剤が自然界へ流出したもの等)、無機塩類(カルシウムなどの硬度成分、塩分、溶解鉄など)、気体(二酸化炭素、酸素、硫化水素など)等があります。

水を処理するということはどういうことでしょう。(1)川の水を飲料用水にする。(2)水道水を純水にするなどのケースがあります。川の水は川底の泥や有機物、微生物などが混入して、濁りや着色成分となっています。これらを取り除き殺菌処理をして、無色透明で安全な飲料水を作ることができます。水道水を純水に変える場合はどうでしょうか。純水は、不純物が殆ど入っていない水です。夾雑物や微生物がすでに取り除かれている水道水から更にカルシウムやナトリウムなどの無機塩類や二酸化炭素などを取り除いて純水を作ります。このとき、最初に入っていた無機塩類は99～99.9%除去され、不純物の少ない純水になります。このように水処理では水中の不純物をサイズの大きいものから、順に除去していきます。