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在循环水系统中，水垢是由过饱和的水溶性组分形成的，水中溶解有各种盐类，如碳酸氢盐、碳酸盐、氯化物、硅酸盐等，其中以溶解的碳酸氢盐如Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2最不稳定，极容易分解生成碳酸盐，因此，当冷却水中溶解的碳酸氢盐较多时，水流通过换热器表面，特别是温度较高的表面，就会受热分解；水中溶有磷酸盐与钙离子时，也将产生磷酸钙的沉淀；碳酸钙和Ca3(PO4)2等均属难溶解度与一般的盐类还不同，其溶解度不是随温度的升高而加大，而是随着温度的升高而降低。
因此，在换热器传热表面上，这些难溶性盐很容易达到过饱和状态而水中结晶，尤其当水流速度小或传热面较粗糙时，这些结晶沉淀物就会沉积在传热表面上，形成通常所称的水垢，由于这些水垢结晶致密，比较坚硬，又称之为硬垢，常见的水垢成分为：碳酸钙，硫酸钙，磷酸钙，镁盐，硅酸盐。
循环冷却水中的微生物来自两个方面。一是冷却塔在水的蒸发过程中需要引入大量的空气，微生物也随空气带入冷却水中，二是冷却水系统的补充水或多或少都会有微生物，这些微生物也随补充水进入冷却水系统中。藻类在日光的照射下，会与水中的二氧化碳、碳酸氢根等碳源起光合作用，吸收碳素作营养而放出氧，因此，当藻类大量繁殖时，会增加水中溶解氧含量，有利于氧的去极化作用，腐蚀过程因此而加速。微生物在循环水系统中的大量繁殖，会使循环水颜色变黑，发生恶臭，污染环境。同时，会形成大量黏泥使冷却塔的冷却效率降低，木材变质腐烂。
黏泥沉积在换热器内，使传热效率降低和水头损失增加，沉积在金属表面的黏泥会引起严重的垢下腐蚀，同时它还隔绝了缓蚀阻垢剂对金属的作用，使药剂不能发挥应有的缓蚀阻垢效能。
微生物黏泥除了会加速垢下腐蚀外，有些细菌在代谢过程中，生物分泌物还会直接对金属构成腐蚀。所有这些问题导致循环水系统不能长期安全运转，影响生产，造成严重的经济损失，因此，微生物的危害与水垢、腐蚀对冷却水系统的危害是一样的严重，甚至可以说，三者比较起来控制微生物的危害是首要的。
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