冷卻塔循環水系統
循環冷卻水廣泛應用於鋼鐵、能源、化工、輕工、食品等各大工業領域；中央商務樓、商場、賓館、文化設施的中央空調。據不完全統計資料表明全國工業用冷卻水用量佔全部工業用水的80%以上，取水量佔40%，是我國水資源最大的用戶之一。
冷卻水是通過蒸發實現熱交換來達到降低水溫，可供循環使用。冷卻溫差一般為2～5℃，溫差要求越大，水的蒸發量就越多，需大量補充水，參見下表。
例如在循環流量為1000GPM的系統中：
冷卻塔水溫差（℃） 每天蒸發水量（噸） 每年蒸發水量（噸）
5～6 54．5 19900
10～11 109 39800
我國冷卻塔循環水系統在線運行的實際總量，資料上難以統計。
2.冷卻塔循環水系統本身存在的三大問題
2.1 結垢
循環冷卻水系統中管道內外表面結垢的主要成分是鈣鹽與鎂鹽，它們的溶解度隨溫度的增高而降低。當循環冷卻水與加熱表面接觸時，如果溫度超過了化合物的溶解度時，這類鹽就會沉積在加熱表面上。
結垢的厚度與熱效的關係參見表1。
表1 結垢的厚度與熱效的關係
結垢厚度 （mm） 0．15 0．3 0．61 0．84 1．22
熱效損失 （%） 5．3 10．8 21．5 32．2 43．0
2.2 生物膜
循環冷卻水適宜的溫度，大量不清潔的空氣，以及被太陽直射開放的集水池等諸多條件，均有利於各種微生物的生存與繁殖，圖3是生物膜的放大形態。
大量的實地實驗證明，清潔的換熱器管道內外表面是不易形成積垢的，無機物沉澱后的垢質是一種疏鬆的粉末，很容易被水流沖走。但微生物一旦生成，繼而產生生物膜，無機物沉澱與生物膜結合催生的聚合物，將會很難處理。
2.3 軍團菌
軍團菌是一種菌種的總稱，屬革蘭氏陰性，嗜氧，干狀菌，其大小約為2～5×0.3～0.9微米，能隨水氣、水滴進入人體呼吸道而寄生肺組織細胞內。
表2 幾種微生物細菌的世代期 微生物名稱 世代時間（分鐘）
蠟狀芽孢桿菌 18
覃狀芽孢桿菌 28
嗜熱芽孢桿菌 13．8
巨大芽孢桿菌 32
假單胞桿菌 9．8
嗜酸乳酸菌 66～90
乳鏈球菌 26
小球菌 8．5
人們一旦被軍團菌所感染，一種較輕的軍團菌叫「傍帝亞克病」，病人類似重感冒，一般不會轉成肺炎，只需對症下藥，通常7～10天內可治癒；另一種被稱為「嗜肺軍團病」，感染潛伏期2～10天，病情發作呈現典型的肺炎病症。
1987年北京首次發現軍團病以後，我國已將其納入傳染病防治名單。
軍團菌普遍存在於水環境中，其存活、繁殖的溫度條件是20～58℃（最佳35～46℃）。
由冷卻塔等設備形成的循環冷卻水系統是軍團菌容易生存、繁殖的場所之一，同時可藉助冷卻塔冷卻風機，將軍團菌散布至都市各個角落，對人體產生極大的危害之隱患。
3.簡述傳統處理方法與問題
傳統處理循環冷卻水的方法主要是加入化學藥品來抑制微生物生長和結垢，但因水中藥品和無機鹽隨水的蒸發而濃度增加，這樣必須排放部分含葯和無機鹽的冷卻水，同時及時補充清潔水。傳統處理方法帶來的問題：
系統用水量增加和大量排水，間接導致水費增加； 微生物的抗藥性，要求及時地、適時地改變藥品；儘管如此，結垢問題、生物膜、軍團菌三大問題還是不能徹底解決； 前二項，導致系統需要長期操作和維護的費用增加。
隨著中國GPT的增長，環境保護及其執行法規標準一再提高，直接涉及的有：
⑴ 給水、排水、排污水都須交納稅費，且費用逐步提高；
⑵ 含有化學藥品、致病細菌等的循環冷卻水（不經過處理的水），不得直接排放。
複雜的技術和管理，要求操作人員的從業水平較高。
我國的各行業使用循環冷卻水是大量的，從中水資源的浪費不少，更可怕的是其中帶有致病菌使接觸人群處於危險之中。二十一世紀的科學技術水平以及發展，帶來較為成熟的水處理技術——臭氧的應用。
4.臭氧
自然界通常在電閃雷鳴時，會產生大量的臭氧；但極不穩定，易揮發。1783年荷蘭人發現了合成臭氧；1840年德國人在實驗室生產出臭氧；1906年法國人利用臭氧給水消毒；1937年美國人首先在商業上應用臭氧給大型游泳池消毒。
1857年，Werner Siemens發明了通過靜電釋放而產生臭氧的方法。
臭氧的比重較空氣重，在循環冷卻水中一般存於水的表面（臭氧極易在常溫空氣中揮發，很少溶解於水）。根據Henny』s定律，臭氧的濃度大一些、臭氧的表面積適當，就可容易地被水溶解。
臭氧的壽命一般在空氣中存在有4～12小時；在水中有1～30分鐘（一般只有20分鐘，當處理污水、污物或負荷較大時，只有1～4分鐘）。事實是壓力、溫度、露點、PH值對其壽命都有很大的影響。例如45℃以上，使用臭氧的效果不是很好。
臭氧O3是公認的一種強氧化劑、消毒劑。
臭氧被正式應用在循環冷卻水處理技術上，是1991年的美國。
美國能源部、戰略環境研究和發展計劃、聯邦技術警示局、新技術示範項目等國家單位長期追蹤，並從54個節能新技術的市場實踐研究結果中篩選出來。美國能源部對此項技術的總體評價：用臭氧對冷卻塔進行維護處理在節省操作和維護費用方面都具有很大的潛力，原因是：
表3 殺生劑的殺菌效果比較
名 稱 漂白劑 氯 溴 季銨 臭氧
水藻 好 好 好 極好 極好
普通病菌 極好 極好 好 好 極好
軍團病菌 好 好 好 一般 極好
