在循环冷却水和反渗透膜分离等系统用水过程中，水垢一直是急待解决的问题，添加化学药剂的阻垢方法成本高、污染环境，环保低成本的物理阻垢方法也愈加引起研究者的关注，目前的主要物理防垢技术有晶种法、磁场除垢技术等，具有操作方便，成本低，无污染等优点，但还存在一定的问题。如磁处理工业应用的有效性和阻垢机理存在争议;碳酸钙晶种诱导法中晶种不易沉降分离，并且需要添加大量的碱液;传统直接鼓泡法需要的能耗大。针对晶种法、磁化法和鼓泡法存在的问题，本文对晶种法、磁化法和鼓泡法进行了改进，以更低的成本，更高的效率达到更好的除垢效果。　　针对文献中磁处理效果及磁处理机理存在争议的现象，本文设计了旋转永磁场，让水流高速切割磁力线，针对碳酸钙体系进行研究，考察了磁场以及与工业应用密切相关的处理水量对碳酸钙结晶的影响。结果表明，当处理水量较小时，磁处理可促进碳酸钙的均相成核，使生成的晶体粒径变小数量增多，总沉积量增大。此外磁场与水量有明显的耦合关系:当磁处理条件不变而处理水量增大时，磁处理效果就会减弱;当处理水量一定而强化磁处理条件时，磁处理效果就会增强。磁处理一部分溶液再逐步添加溶液进行磁处理的实验表明该法可提高大水量条件下碳酸钙的去除率，使磁处理效果更为明显，同时表明了处理水量与磁场相匹配耦合的重要性。　　为了解决晶种诱导法中晶种分离问题，本文利用四氧化三铁的磁性、比重高易沉降的特点，采用附着了碳酸钙的四氧化三铁做晶种，调节溶液pH后可以快速沉淀中循环冷却水中50％-65％的钙离子，用于诱导碳酸钙结晶的效果与碳酸钙一致且多次重复使用，其诱导结晶的效果保持不变。之后讨论了不同晶种浓度和不同阻垢剂浓度下四氧化三铁诱导结晶的效果，发现在5-20g·L-1的晶种浓度范围内，加入的晶种越多，溶液钙离子去除率越高，但钙离子去除率的增加速度逐渐减小，20g·L-1四氧化三铁与30g·L-1四氧化三铁的诱导效果相似，所以该条件下最优晶种浓度为20g·L-1。在5-30mg·L-1PBTC阻垢剂浓度范围内，加入的阻垢剂浓度越高，溶液钙离子越难沉出。　　为了进一步增强循环冷却水硬度的去除效率，采用了晶种诱导结晶和磁处理协同的方法。结果表明，在加入晶种诱导的情况下，磁处理促进碳酸钙结晶，可以在减少碱用量的情况下达到更高的钙离子去除率。在以下四种条件下(1)晶种浓度低(2)溶液pH值低(3)溶液阻垢剂浓度高(4)效果好的阻垢剂，磁化促进碳酸钙结晶的效果更加明显。在磁处理和非磁处理的条件下，阻垢性能大小顺序为:PBTC＞PAPEMP＞LB0100。　　在磁化与非磁化条件下进行晶种制备，实验表明磁处理条件下得到晶种晶型为球霰石，非磁处理条件下得到晶种晶型为方解石，利用制备的晶种在磁化条件下进行了晶种诱导实验，结果表明采用球霰石做晶种时钙离子去除效果要优于方本文设计了新型的多级单元高效鼓泡装置，实验结果表明，高效鼓泡法中钙离子去除速度加快，提高了鼓泡的效率，节约了鼓泡所需的能耗。该鼓泡装置在低气速下作用更加明显，鼓泡单元个数越多，其鼓泡效率越高。通过高效鼓泡法可以在更短的时间内评价阻垢剂的阻垢性能，得到四种阻垢剂CaCO3静态阻垢能力大小顺序为:PBTC＞HEDP＞PASP＞PAA，与电导率法评价阻垢剂的阻垢性能得到的规律一致。