循环冷却水是工业用水中的用水大项，在石油化工、电力、钢铁、冶金等行业，循环冷却水的用量占企业用水总量的50-90%。由于原水中有不同的含盐量，循环冷却水浓缩到一定倍数必须排出一定的浓水，并补充新水。一台30万KW冷凝机组，循环冷却水量要达到3.3万吨/时左右，假定原水中含盐量为1000mg/L，浓缩倍数为3，那么循环冷却水的浓水排放约在6—8‰左右，即198—264m3/h，同时需补充的新水等于排水及蒸发损失等，补充水量大约为循环水量的2—2.6%，将为660—860m3/h左右，水资源消耗与污水排放的数量是很大的。
循环冷却水由于受浓缩倍数的制约，在运行中必须要排出一定量的浓水和补充一定量的新水。使冷却水中的含盐量、PH值、有机物浓度、悬浮物含量控制在一个合理的允许范围。对这部分浓水排放进行具体处理回用，具有重要的意义。它不但能提高水的重复利用率，节约水资源，而且能极大的改善循环冷却水的整体状况。
一、循环冷却水现状及存在问题
循环冷却水由泵送往冷却系统中各用户，经换热后温度升高，被送往冷却塔进行冷却。在冷却塔中热水从塔顶向下喷淋成水滴或水膜状，空气则逆向或水平交流流动，在气水接触过程中，进行热交换。水温降至符合冷却水要求时，继续循环使用。
空气由塔顶溢出时带走水蒸气，使循环水中离子含量增加，因此必须补充新鲜水，排出浓缩水，以维持含盐量在一定浓度，从而保证整个系统正常运行。补充水的量应弥补系统蒸发、风吹(包括飞溅和雾沫夹带)及排污损失的水量。循环水与补充水中含盐量之比，即为该循环水系统的浓缩倍数。在一定的循环冷却水系统中，只要改变补充水的含盐量，就可以改变循环水系统的浓缩倍数，而提高浓缩倍数是保证整个循环冷却水系统经济运行的关键。
冷却水在循环系统中不断循环使用，由于水温升高、流速变化、蒸发、各种无机离子和有机物质的浓缩，冷却塔和冷却水池在室外受到阳光照射、风吹雨淋、灰尘杂物的进入，以及设备的结构和材料等多种因素的综合作用，会产生很多问题。
1、水垢附着
在循环冷却水系统中，碳酸氢盐的浓度随蒸发浓缩而增加。当其浓度达到过饱和状态，或经过传热表面水温升高时，会分解生成碳酸盐沉积在传热表面，形成致密的微溶性盐类水垢，其导热性能很差(≤1.16W/(m.K)，钢材一般为45W/(m.K))。因此，水垢附着，轻则降低换热器传热效率，严重时，使换热器堵塞，系统阻力增大，水泵和冷却塔效率下降，生产能耗增加，产量下降，加快局部腐蚀，甚至造成非正常停产。
2、设备腐蚀
循环冷却水系统中，大量设备是由金属制造，长期使用循环冷却水，会发生腐蚀穿孔。这是由多种因素造成的，主要有：冷却水中溶解氧引起的电化学腐蚀;有害离子(Cl-和SO42-)引起的腐蚀；微生物(厌氧菌、铁细菌)引起的腐蚀等。
设备管壁腐蚀穿孔，会形成渗漏，或工艺介质泄露入冷却水中，损失物料，污染水体;或冷却水渗入工艺介质，影响产品质量，造成经济损失，影响安全生产。
3、微生物的滋生与粘泥
在循环水中，由于养分的浓缩，水温升高和日光照射，给细菌和藻类的迅速繁殖创造了条件。细菌分泌的黏液使水中漂浮的灰尘杂质和化学沉淀物等黏附在一起，形成沉积物附着在传热表面，即生物粘泥或软垢。
粘泥附着会引起腐蚀，冷却水流量减少，进而降低冷却效率;严重时会堵死管道，迫使停产清洗。
综上所述，冷却水长期循环使用后，必然会带来结垢、腐蚀和微生物滋生问题。解决好这三个问题才能稳定生产、节约资源与能源，从而减少环境污染，提高经济效益。
二、循环冷却水处理技术
1、水垢的控制
循环水系统中最易生成的水垢是碳酸钙垢，水垢控制即是防止碳酸钙的析出，大致有以下几类 方法 。
（1）从补充冷却水中除去成垢的钙、镁离子
在补充水进入循环水系统之前进行软化处理，除去Ca2+、Mg2+，也就形不成水垢。目前常用的软化方法有两种：
一是离子交换树脂法，该法适于补充水量小的循环水系统间或采用;
二是石灰软化法，即投加石灰，使Ca(HCO3)2反应生成CaCO3沉淀提前析出。该方法成本低，适于原水(尤其是暂时硬度大的结垢型原水)钙含量高，补充水量较大的循环冷却水系统。
（2）加酸或通入CO2气体，降低PH值，稳定重碳酸盐
在循环水中加酸(通常为硫酸)或通入CO2气体，降低PH值，使下列平衡左移，重碳酸盐处于稳定状态。
加酸法目前仍有使用，关键是控制好加酸量，否则酸量过多会加速设备腐蚀。
通CO2气体同样应注意控制好PH值，否则循环水通过冷却塔时，由于CO2的溢出，CaCO3在塔内结晶，堵塞填料，形成钙垢转移现象。该方法在某些化肥厂、化工厂及电厂等有CO2气体源的企业仍有推广使用的价值。
（3）投加阻垢剂
在循环水中投加阻垢剂，破坏CaCO3的结晶增长过程，以达到控制水垢形成的目的。目前常用的阻垢剂有聚磷酸盐、有机多元膦酸、有机磷酸脂、聚丙烯酸盐等，这也是目前应用最广的控制水垢的方法。
2、污垢的控制
控制污垢，可从下面几个方面努力：
（1）对补充水进行预处理，降低浊度
（2）做好循环水水质处理
（3）投加分散剂
可将粘合在一起的泥团杂质等分散成微粒悬浮于水中，随水流流动而不沉积，从而减少污垢对传热的影响，部分悬浮物还可随排污排出。
（4）增加旁滤设备
如果在系统中增设旁滤设备，控制好旁流量和进、出旁流设备的浊度，就可保持系统长时间运行下的浊度在控制指标内，减少污垢形成。
3、循环冷却水系统金属腐蚀的控制
循环冷却水系统金属腐蚀的控制方法常用的主要有以下四种：
（1）添加缓蚀剂
缓蚀剂是一种用于腐蚀介质中抑制金属腐蚀的添加剂，它用量少，不会改变腐蚀介质的性质，不需特殊投加设备，也不需对设备表面进行处理。因此，使用缓蚀剂是一种经济效益较高且适应性较强的金属防护措施。
在敞开式循环水系统中，常用的缓蚀剂有硅酸盐、钼酸盐、锌盐、磷酸盐、聚磷酸盐、有机多元膦酸、巯基苯并噻唑(MBT)、苯并三唑(BTA)和甲基苯并三唑(TTA)、硫酸亚铁等，并且为了减轻环境富营养化的压力，目前更趋向于使用后面几种有机膦酸盐和低磷缓蚀剂。
（2）提高循环水的PH值
提高循环水的PH值，使金属表面生成氧化性保护膜的倾向增大，易于钝化，从而有利于控制设备腐蚀。
敞开式循环冷却水系统通常通过在冷却塔内的曝气提高PH值，当水中和空气中的CO2达到平衡时，水的PH为8.5左右。
提高循环水的PH值后，不可避免的带来一些问题：循环水结垢倾向增大;设备腐蚀速度下降，但还不能满足要求;某些常用缓蚀剂失效。目前可通过添加专门为碱性冷却水处理开发的复合缓蚀剂来解决，例如：聚磷酸盐-锌盐-膦酸盐-分散剂、聚磷酸盐-正磷酸盐-膦酸盐-三元共聚物、有机多元膦酸-聚合物分散剂-唑类、多元醇磷酸酯-丙烯酸系聚合物、HEDP-PMA等。这些水处理剂的复合配方可发挥出除垢和防腐的综合作用，由于协同或增效作用，它比单一药剂的单一作用，效果更显著，这也是缓蚀剂的发展趋势。
（3）选用耐蚀材料的换热器
例如使用聚丙烯换热器或石墨改性聚丙烯换热器，但由于换热效果差，很少使用。
（4）用防腐涂料涂覆
通过防腐涂料的屏蔽、缓蚀、阴极保护及PH缓冲作用来保护设备不受腐蚀。
4、循环冷却水系统微生物的控制
循环水系统中微生物引起的腐蚀、粘泥及其生长的控制方法有：设备选用耐蚀材料;控制循环水中的氧含量、PH值、悬浮物和微生物的养料等水质指标;在防腐涂料中添加杀生剂，抑制微生物的生长;采取在冷却水水池加盖、冷却塔的进风口加装百叶窗等措施，防止阳光照射;设置旁流过滤设备;对补充水进行混凝沉淀预处理以及颇有前途的噬菌体法等。
除上面所列方法之外，目前最有效和最常用的方法则是向循环水中添加杀生剂。杀生剂的种类很多，氧化性杀生剂有：氯、次氯酸盐、氯化异氰尿酸、二氧化氯、臭氧、溴及溴化物等;非氧化性杀生剂有氯酚类、有机锡化物、季铵盐、有机胺类、有机硫化物、铜盐及异噻唑啉铜等。
综上所述，上面介绍的是分类解决循环水系统问题的各种方法，在实际应用中需要根据原水水质、循环水水量及温升、补水水质和价格、使用循环水的换热设备材质和型式以及其他工况条件等实际情况，综合考虑经济效益和环境效益，选择适宜的除垢、防腐、控制微生物的方法结合在一起，制定出经济、实用、可行的循环水处理方案才能实现循环水系统的经济合理运行。但这些传统处理方法，不能从根本上解决盐浓缩引起的各种问题，并且投加各种水处理剂的操作系统复杂、药剂费用高，使循环水的总体浓缩倍数不高、运行管理成本很高。
