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工業循環冷卻水系統在運行過程中，由于水分蒸發、風吹損失等情況使循環水不斷濃縮，其中所含的鹽類超標，陰陽離子增加、pH值明顯變化，致使水質惡化，而循環水的溫度，pH值和營養成分有利于微生物的繁殖，冷卻塔上充足的日光照射更是藻類生長的理想地方。而結垢控制及腐蝕控制、微生物的控制等等，必然的需要進行循環水處理。
循環水運行過程中主要產生的問題：
（1）水垢：由于循環水在冷卻過程中不斷地蒸發，使水中含鹽濃度不斷增高，超過某些鹽類的溶解度而沉淀。常見的有碳酸鈣、磷酸鈣、硅酸鎂等垢。水垢的質地比較致密，大大的降低了傳熱效率，0.6毫米的垢厚就使傳熱系數降低了20％。
（2）污垢：污垢主要由水中的有機物、微生物菌落和分泌物、泥沙、粉塵等構成，垢的質地松軟，不僅降低傳熱效率而且還引起垢下腐蝕，縮短設備使用壽命。
（3）腐蝕：循環水對換熱設備的腐蝕，主要是電化腐蝕，產生的原因有設備制造缺陷、水中充足的氧氣、水中腐蝕性離子（Cl-、Fe2+、Cu2+）以及微生物分泌的黏液所生成的污垢等因素，腐蝕的后果十分嚴重，不加控制極短的時間即使換熱器、輸水管路設備報廢。
（4）微生物粘泥：因為循環水中溶有充足的氧氣、合適的溫度及富養條件，很適合微生物的生長繁殖，如不及時控制將迅速導致水質惡化、發臭、變黑，冷卻塔大量黏垢沉積甚至堵塞，冷卻散熱效果大幅下降，設備腐蝕加劇。因此循環水處理必須控制微生物的繁殖。
（5）微生物危害：循環冷卻水中的微生物來自兩個方面。一是冷卻塔在水的蒸發過程中需要引入大量的空氣，微生物也隨空氣帶入冷卻水中，二是冷卻水系統的補充水或多或少都會有微生物，這些微生物也隨補充水進入冷卻水系統中。藻類在日光的照射下，會與水中的二氧化碳、碳酸氫根等碳源起光合作用，吸收碳素作營養而放出氧，因此，當藻類大量繁殖時，會增加水中溶解氧含量，有利于氧的去極化作用，腐蝕過程因此而加速。微生物在循環水系統中的大量繁殖，會使循環水顏色變黑，發生惡臭，污染環境。同時，會形成大量黏泥使冷卻塔的冷卻效率降低，木材變質腐爛。黏泥沉積在換熱器內，使傳熱效率降低和水頭損失增加，沉積在金屬表面的黏泥會引起嚴重的垢下腐蝕，同時它還隔絕了緩蝕阻垢劑對金屬的作用，使藥劑不能發揮應有的緩蝕阻垢效能。微生物黏泥除了會加速垢下腐蝕外，有些細菌在代謝過程中，生物分泌物還會直接對金屬構成腐蝕。所有這些問題導致循環水系統不能長期安全運轉，影響生產，造成嚴重的經濟損失，因此，微生物的危害與水垢、腐蝕對冷卻水系統的危害是一樣的嚴重，甚至可以說，三者比較起來控制微生物的危害是首要的。
（6）濃縮倍數：循環水濃縮倍數是指循環水系統在運行過程中，由于水分蒸發、風吹損失等情況使循環水不斷濃縮的倍率(以補充水作基準進行比較)，它是衡量水質控制好壞的一個重要綜合指標。濃縮倍數低，耗水量、排污量均大且水處理藥劑的效能得不到充分發揮；濃縮倍數高可以減少水量，節約水處理費用；可是濃縮倍數過高，水的結垢傾向會增大，結垢控制及腐蝕控制的難度會增加，水處理藥劑會失效，不利于微生物的控制，故循環水的濃縮倍數要有一個合理的控制指標。
（7）水垢的形成
在循環水系統中，水垢是由過飽和的水溶性組分形成的，水中溶解有各種鹽類，如碳酸氫鹽、碳酸鹽、氯化物、硅酸鹽等，其中以溶解的碳酸氫鹽如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2 最不穩定，極容易分解生成碳酸鹽，因此，當冷卻水中溶解的碳酸氫鹽較多時，水流通過換熱器表面，特別是溫度較高的表面，就會受熱分解；水中溶有磷酸鹽與鈣離子時，也將產生磷酸鈣的沉淀；碳酸鈣和Ca3(PO4)2等均屬難溶解度與一般的鹽類還不同，其溶解度不是隨溫度的升高而加大，而是隨著溫度的升高而降低。因此，在換熱器傳熱表面上，這些難溶性鹽很容易達到過飽和狀態而水中結晶，尤其當水流速度小或傳熱面較粗糙時，這些結晶沉淀物就會沉積在傳熱表面上，形成通常所稱的水垢，由于這些水垢結晶致密，比較堅硬，又稱之為硬垢，常見的水垢成分為：碳酸鈣，硫酸鈣，磷酸鈣，鎂鹽，硅酸鹽。