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。
(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。
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。
循環水中微生物的動向可以通過以下化學分析項目進行測量：
(1)余氯(游離氯) 加氯殺菌時要注意余氯出現的時間和余氯量，因為微生物繁殖嚴重時就會使循環水中耗氯量大大地增加。
(2)氨循環水中一般不含氨，但由于工藝介質泄漏或吸入空氣中的氨時也會使水中出現含氨，這時不能掉以輕心，除積極尋找氨的泄漏點外，還要注意水中是否含有亞硝酸根，水中的氨含量最好是控制在10mg/l以下。
(3)NO2-當水中出現含氨和亞硝酸根時，說是水中已有亞硝酸菌將氨轉化為亞硝酸根，這時循環水系統加氯將變為十分困難，耗氯量增加，余氯難以達到指標，水中NO2-含量最好是控制在小于1mg/l。
(4)化學需氧量水中微生物繁殖嚴重時會使COD增加，因為細菌分泌的黏液增加了水中有機物含量，故通過化學需氧量的分析，可以觀察到水中微生物變化的動向，正常情況下水中COD最好小于5mg/l(KMnO4法)。
循環水中微生物所造成的危害是十分嚴重的，如果要在微生物造成危害之后采取措施往往是事倍功半還要耗費大量的殺生劑和金錢。因此，事先全面監測循環冷卻水的微生物情況是十分必要的。
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。
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。
根據企業循環水系統的特點和工藝條件，結合當地的水質特點，選擇適合企業運行條件的水處理方案，通過加藥等措施，控制循環水指標在一定范圍內運行，既保證生產設備的長周期運行，又提高了循環水利用率。循環水處理技術的利用，既能給企業帶來顯著的經濟效益，又能為社會帶來良好的社會效益。所以循環水處理技術應用是非常有必要的。