一、水垢沉積：
工業冷卻水所采用的水源主要來自地下水或自來水，水中含有甚多之溶存固體物隨著補充水進入系統，當冷卻水循環使用，濃縮倍數逐漸升高，或系統流程溫度過高，冷卻水之水溫跟著升高，則水質會逐漸變化。當冷卻水中可溶解物質之濃縮超過其在水中之溶解度時，水垢因而產生。
冷卻水中的水垢一般由CaCO3、Ca3(PO4)2、CaSO4、硅酸鈣(鎂)等微溶鹽組成。這些鹽的溶解度很小，如在0℃時，CaCO3的溶解度是20mg/L，Ca3(PO4)2的溶解度只有0.1mg/L，而且它們的溶解度隨pH值和水溫的升高而降低，因此特別容易在溫度高的傳熱部位達到過飽和狀態而結晶析出，當水流速度較小或傳熱面較粗糙時，這些結晶就容易沉積在傳熱表面上形成水垢。
控制冷卻水結垢的途徑主要有三條：(1)降低水中結垢離子的濃度使其保持在允許的范圍內；(2)穩定水中結垢離子的平衡關系；(3)破壞結垢離子的結晶長大。在選擇控制水垢的具體方案時，應綜合考慮循環水量大小、使用要求、藥劑來源等因素。
二．腐蝕：
冷卻水對碳鋼的腐蝕是一個電化學過程。由于碳鋼組織和表面以及與其接觸的溶液狀態的不均勻性，表面上會形成許多微小面積的低電位區(陽極)和高電位區(陰極)，每一對陽極和陰極通過金屬本體構成一個腐蝕原電池，分別發生氧化和還原反應。
在陽極 Fe→Fe2+ +2e
在陰極 1/2O2+H2O+2e→2OH-
在水中 Fe2++2OH-→Fe(OH)2↓
2Fe(OH)2+1/2O2+H2O→2Fe(OH)3↓
因為金屬表面的不均勻性是的，所以電化學腐蝕條件普遍存在，只要金屬與含溶解氧的水接觸，上述腐蝕反應就會繼續進行下去。
控制腐蝕的基本方法有三類：(1)通過電鍍或浸涂的方法在金屬表面形成防腐層、使金屬和循環水隔絕；(2)電化學保護法，即在冷卻水系統中，一般使用電極電位比鐵低的鎂、鋅等犧牲陽極與需要保護的碳鋼設備連接，使碳鋼設備整個成為陰極而受到保護、或者將需要保護的碳鋼設備接到直流電源的負極上，并在正極上再接一個輔助陽極、如石墨\炭精等，設備在外加電流作用下轉成陰極而受到保護；(3)向循環水中投加無機或有機緩蝕劑、使金屬表面形成一層均勻致密、不易剝落的保護膜，這是目前國內外普遍采用的處理方法。為了提高藥劑效果，通常在系統正常運行之前，投加高濃度緩蝕劑，進行預膜處理，待成膜后，再降低藥劑濃度，使其用量能維持和修補緩蝕膜就可以了。
三．微生物滋長：
在大多數開放式循環冷卻水系統中，大量的水經由制程設備再回流至冷卻水塔中，水溫經蒸發而降低，冷卻水性質隨之改善。當水在塔中蒸發后，冷卻水中所含有之有機物、無機物、微生物濃度均已增加，由于溫水，加上有機物及無機物之營養劑，提供了微生物良好之成長條件。
微生物在冷卻水系統中繁殖形成粘泥，使傳熱效率下降，加速金屬腐蝕，影響輸水，粘泥腐敗后產生臭味，使水質變差。因粘泥引起的故障往往與腐蝕和水垢故障同時發生，按照故障的表現形式，可分為粘泥附著型和淤泥堆積型二類，前者主要是微生物及其代謝物和泥砂等的混合物附著于固體表面上而發生故障，常發生在管道、池壁、冷卻塔填料上，后者是水中懸浮物在流速低的部位沉積，生成軟泥狀物質而發生故障，常發生在水池底部。在換熱器殼程和配水池中二類故障都可能發生。
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