基本原理
水質不穩定的原因
主要有:①水溫升高,水分蒸發，水中二氧化碳逸出或從外部向水中引入過量的鈣、鎂離子,都能形成結垢。②冷卻水中藻類和細菌生長繁殖,特別是鐵細菌和硫酸還原菌的生長繁殖產生膠體物質，以及大氣中塵埃落入，循環過程中懸浮微粒不斷積累，因而造成污垢。③水中游離無機酸以及溶於水中的硫化氫和二氧化碳的作用產生化學腐蝕，金屬和水接觸產生電化學腐蝕。
判別方法
判別水質穩定性的主要方法如下：
① 飽和指數法：飽和指數SI=pHa-pHs,式中pHa為水的實測pH值;pHs為水中碳酸鈣飽和時的pH值。當SI>0時，說明水是碳酸鈣的過飽和溶液，有結垢傾向。SI=0，處於平衡狀態，不結垢也不腐蝕。SI<0，有溶解碳酸鈣和腐蝕的傾向。此法適用於判別天然水質，用於判別工業循環水則不夠準確。
② 安定指數法：安定指數IS=2pHs-pHa。IS=6,處於穩定狀態；IS〈3.7，會嚴重結垢；3.7〈IS〈6.9，有結垢傾向；6.9〈IS〈8.7,金屬表面不生成碳酸鈣保護膜,有腐蝕傾向；IS〈8.7，會嚴重腐蝕。
③ 臨界pH值法：向水樣中加氫氧化鈉，直到有沉澱物析出，此時的pH值為臨界值pHc，若水的pH高於pHc，則會結垢。
④ 測定安定度法：用0.5～2毫米粒徑的碳酸鈣顆粒層過濾水樣，測定濾前和濾後水的鹼度變化。安定度A=C0/Ci,Ci和C0分別為過濾器入口和出口的鹼度。A<1，有腐蝕傾向；A=1，處於穩定狀態；A>1，有結垢傾向。
⑤ 極限碳酸鹽硬度測定法：通過小型模擬試驗求出在特定溫度下，循環水不析出碳酸鈣的臨界點，水的碳酸鹽硬度高於臨界點就會結垢。
此外，可對生產中的設備進行實際觀察或通過懸掛金屬片的試驗，實際測定結垢或腐蝕的程度。
處理方法
防結垢處理
主要方法有：
① 軟化法：用化學或物理化學方法減少或除去水中含的鈣、鎂離子，如採用石灰軟化法、石灰蘇打法、苛性鈉-蘇打法、離子交換法、膜分離法等。
② 加酸法：把酸加入水中，控制pH值，使水中的碳酸氫鈣不轉化為溶解度小的碳酸鈣，而轉化為溶解度較大的鈣鹽。如向水中加硫酸，生成硫酸鈣。
③ 加二氧化碳法：把CO2加入水中,往往是利用經過洗滌除塵的煙道氣中的CO2,使下式的化學反應向左進行，防止有碳酸鈣析出。可逆反應式為：
Ca(HCO3)2匑CaCO3+H2O+CO2
④ 藥劑法:把阻垢劑加入水中,通過螯合作用、分散作用或晶格畸變作用，使碳酸鈣懸浮於水中，不形成硬垢。阻垢劑可分為天然阻垢劑、無機阻垢劑和有機阻垢劑三類。天然阻垢劑有：丹寧、木質素、藻酸鹽、纖維素、澱粉等；無機阻垢劑有：聚磷酸鹽、六偏磷酸鈉等；有機阻垢劑有：聚丙烯酸鈉、聚甲基丙烯酸鈉、聚順丁烯二酸、有機磷酸脂、磷羧酸、磺化聚苯乙烯等。
⑤ 磁化法：磁場可使溶液中的鹽類結晶，發生變異。據此原理已製成磁水器。循環水通過磁水器的作用，可改變碳酸鹽的結晶形態，成為鬆散的沉渣而不形成緻密的硬垢。
防腐蝕處理
主要方法是控制pH值和投加緩蝕劑。緩蝕劑可在金屬表面形成一層與周圍環境隔離並阻斷腐蝕電流的保護膜。根據成膜機理不同可分三類：①形成鈍化膜的緩蝕劑，有鉻酸鹽、鎘酸鹽、鉬酸鹽、鎢酸鹽、亞硝酸鹽等；②形成沉澱膜的緩蝕劑，有聚磷酸鹽、有機磷酸酯、矽酸鹽、鋅鹽、亞鐵氰化物、安息香酸鹽和三氮（雜）茂類等;③形成吸附膜的緩蝕劑,有胺類、硫醇類、木質素類、芳香唑類高分子脂肪酸類等。實際套用時，一般是兩種以上的緩蝕劑組合使用，以增加效能。組合配方很多，常用的有重鉻酸鹽-聚磷酸鹽、鋅鹽(或鉻酸鹽)-表面活性劑等組合使用。在循環水系統使用緩蝕劑前要進行清洗，並用預膜劑作預膜處理，使金屬表面形成緻密的保護膜，然後投入正常運轉並經常投加適量緩蝕劑，以維護預膜處理時形成的保護膜。
防污垢處理
①在循環水系統中設旁濾池，經常抽出一部分循環水，通過旁濾池過濾，除去水中懸浮雜質。②在冷卻塔和其他設備的材料表面，塗防污漆或金屬保護膜。③使用殺菌劑和殺藻劑，控制藻類和微生物的生長繁殖。殺菌劑和殺藻劑有鹵素類（如氯氣、二氧化氯、次氯酸鈉）；酚類（如五氯酚、二氯苯酚）；醛類（如鄰羥基苯甲醛、丙烯醛）；季胺鹽類（如季胺鹽、十二烷甲基苯基氯化胺）。另外，還有胺類、三氮雜苯、二羥基二氯二苯甲烷、乙基硫代亞磺酸乙酯和臭氧。臭氧殺菌效果很好，而且可同時淨化水質；處理後，剩餘臭氧分解為氧氣，不增加水的溶解鹽類，有利於水的閉路循環。
發展歷史
水質穩定技術經歷了四個發展階段：第一階段是20世紀30年代，著重解決城市給水系統中出現的結垢和腐蝕問題。第二階段是40～50年代，當時為了節約用水，實行工業冷卻水的循環利用，因而主要是解決工業循環用水中的結垢問題。第三階段是50～60年代，由於水體污染，水資源缺乏，對工業循環用水的要求越來越高，因此主要是控制循環水引起的設備腐蝕、結垢和生物污垢。第四階段是60年代以後，為解決水資源緊張和水體污染問題，工業循環用水和城市污水再生回用受到普遍重視，水質穩定技術得到進一步發展；並為防止水質穩定藥劑對環境的污染，製成了生物可以降解的有機緩蝕劑和不含鉻的緩蝕劑，採用了新型分散劑、天然有機的防垢劑和緩蝕劑。
