在迴圈冷卻水系統中使用從換熱設備流來的冷卻水降低溫度的水處理方法。水的冷卻（降溫）可以用水蒸發的方法，稱蒸發冷卻；也可用吹風的方法，稱幹式冷卻。前者用於敞開式迴圈冷卻水系統，後者用於封閉式迴圈冷卻水系統。
蒸發冷卻 運用水蒸發時吸熱的原理降低水溫。處理構築物有冷卻池和冷卻塔兩大類。冷卻池利用水面蒸發降溫，或加用噴嘴噴水以加強水的蒸發（稱噴水冷卻池）。冷卻塔有多種形式，共同點是是：①將需要降溫的冷卻水以點滴或薄膜的形式從上到下通過塔體，借以增加水的蒸發面；②加強氣流。兩者都起促進蒸發的作用。按加強氣流的方式，冷卻塔分為自然通風和機械(風機)通風兩類。常見的是機械通風冷卻塔（見圖）。塔內有配水系統、淋水填料、收水器、風機等設備。淋水填料有多種做法，和風機一起，是決定塔的冷卻性能的主要設備。目前使用較多的淋水填料是各種多孔塑料塊。收水器的作用是減少水的風吹損失。
冷卻塔的設計主要是計算決定塔的橫斷面尺寸（塔的其他尺寸常按構造要求確定）和風機的規格（主要參數是風量與風壓）。風量的計算是最關鍵的，決定於冷卻水的流量與入流、出流水溫、空氣的濕度與溫度及淋水填料的散熱特性。淋水填料的散熱特性常用實驗測定。
幹式冷卻 所用冷卻設備是熱交換器，因冷卻水不與大氣接觸，無蒸發損失，故稱幹式。用於嚴重缺水地區或不允許排放污水的場合。