在冷热水系统中，换热器、输送管道、泵阀等设备常常面临一个普遍问题——结垢。这些水垢不仅会缩短设备的使用寿命，加速金属腐蚀，还会导致维护费用的增加，对设备的安全运行构成严重威胁，从而造成巨大的经济损失。解决系统的积垢问题显得尤为重要。
一、水垢的形成与特性
水垢是由具有反常溶解度的难溶或微溶盐组成，常常在器壁尤其是金属表面处析出沉积。其形成过程涉及溶解与结晶的亚稳定状态，最终在器壁上黏附并有序长大。水垢的形成主要取决于盐类是否过饱和及其结晶的生长过程，与成垢离子、水质情况、器壁形态等因素密切相关。当系统中的成垢离子越饱和、水的硬度越高时，结垢的倾向就越严重；而粗糙的金属表面和杂质则可能对结晶过程产生催化作用，促进水垢的析出。
水垢大多呈现为白色或灰白色的外观，质地坚硬且致密。其主要成分包括碳酸盐、硫酸盐、磷酸钙盐和硅酸盐的钙镁盐，其中以碳酸钙垢最为典型。在工业锅炉中还可能产生铁垢和铜垢等。
二、水垢的防治措施
针对水垢问题，防治方法主要包括阻垢和除垢两种。前者旨在抑制或消除结垢，而后者则是针对系统中已经形成的垢进行清除。
防垢方法可分为化、物理法以及生物法，此处主要介绍化和物理法。
（一）化
化学防治方法包括石灰软化法、加碱沉淀法、碳化处理、加酸处理等多种方法。虽然前四种方法较为传统且效果直接，但通常需要较大的剂量，产生的废液需进行处理，导致应用成本较高，因此逐渐被淘汰。目前较为先进的处理方法为离子交换软化法和投加阻垢剂法。
（二）离子交换软化法
该方法采用钠型阳离子交换树脂对硬水进行处理，通过水中的Ca2+、Mg2+等与Na+进行交换，并与树脂结合，从而去除水中的Ca2+、Mg2+结垢离子，达到阻垢的目的。
（三）物理法
物理方法则主要利用电、磁、光、声等技术进行阻垢或除垢。典型的物理控垢方法包括物理清洗、采用阻垢涂料及非金属材料换热面等。其中物理清洗适用于清除已生成的老垢，但仅适用于对控垢要求不高的场合；而采用阻垢涂料及非金属换热面则可改变设备材料的表面性能，使成垢离子难以在接触设备上沉积。
膜分离法、磁化处理法、静电水处理法、电子水处理法以及超声波水处理法等也是常见的物理方法。
（四）膜分离法
该方法以膜作为分离介质，利用膜两侧的推动力（如压力差）使水与微粒分离。例如，纳滤膜可使水中大部分单价离子透过，而二价离子和高价离子如Ca2+、Mg2+等基本不透过，从而达到硬度去除的目的。
使用膜法除垢的主要问题之一是膜污染。这需要定期进行清洗和维护。
（五）其他物理方法简介
其他如磁化处理法利用磁场作用改变水质；静电水处理法则改变水的分子结构或电子结构，以达到阻垢目的；电子水处理则利用低压电场改变粒子的水合程度和状况；而超声波水处理则通过超声波的机械能振动产生一系列物理和化学效应，起到防垢及除垢双重作用。