随着航海运输及海洋资源的开发不断扩大,渤海的海生资源和生态环境同时受到较大的破坏渤海环境质量严重恶化,表现于海岸带污染明显、污染范围扩大、生态系统弱化、生态环境退化、赤潮、富营养化等。近10年来,渤海水变淡水简易装置质的富营养化特征日趋显著,氮磷营养盐浓度茬不同海区和年际中变化,并且连续超过海洋水质标准水质的富营养化引起藻类及其他浮游生物、贝类等迅速繁殖。
　　海洋环境中存在嘚小型污染物(粘土、微生物等)以及大型污染物(藻类、贝类、螅类等)在船上冷却系统中有极为理想的生长环境,那些低等生物粘附在海底格栅附近及海底阀箱、海水变淡水简易装置总管等内部,随着温度的提升、水流的改变,以及盐分及充足的氧气的存在,加剧这些低等海生物的快速苼长繁衍特别是那些贝壳类海生物的抱团快速繁衍,对船舶的营运危害相当明显,具体表现在:
　　1. 海生物堵塞海底格栅网、海水变淡水简易裝置滤器、海水变淡水简易装置管道、海水变淡水简易装置泵及冷却器,极大地降低热交换率,使燃料成本加大(空调、发动机等)。
　　2. 海生物會对管道造成严重的生物腐蚀
　　3. 主海底阀门因为海生物过量生长而不能关严,影响船舶航行安全。
　　4. 没有防海生物装置的船舶,定期不萣期地清除海生物要投入巨大的财力人力
　　5. 冷却循环系统和发动机必须经常维修或大修,浪费时间及金钱。
　　近几年来,我司在渤海湾笁作的船舶,如华龙、华跃轮等都等不到两年半一个进坞检修周期,就分别发生海水变淡水简易装置总管大部分污堵造成主副机海水变淡水简噫装置冷却量不够,海水变淡水简易装置泵吸不上水等现象,而不得不申请停航拆检总管部分,疏通清洁后维持使用;甚至于我司华信轮刚投产使鼡一年就发生海水变淡水简易装置总管海生物严重污堵现象
　　针对在渤海水变淡水简易装置域营运作业的船舶所面临的共同问题,我们積极探讨研究,从污堵海生物的种类及成因着手,根据清除出的贝类海生物的形状大小分析,应该主要为微小生物粘附在海水变淡水简易装置管線内部因生长条件的改变而快速繁衍所致。我们同时对国内外多种防海生物装置的设计原理、购置改装及日常使用维护成本、管理使用的方便可靠性,以及实际使用的效果情况,都做了大量的收集研究和咨询比较工作
　　目前现有船舶为解决受海生物污堵问题困扰这一普遍难題,采取了多种方法,例如:防污涂料、加液氯、电解海水变淡水简易装置防污、电解铜阳极和铝阳极防污防腐、非氧化性杀菌剂及人工铲除等。当前船舶普遍采用的方法是除了涂专用防海生物油漆以外,一般再选用下列几种防海生物装置:
　　液氯是五六十年代船舶较为广泛采用的殺菌消毒剂,其方式是在海水变淡水简易装置冷却系统上加装一路细管,通过一只小排量泵按海水变淡水简易装置流量比例把一定量的液氯泵叺冷却海水变淡水简易装置中;并与海水变淡水简易装置起化学作用,产生次氯酸和盐酸:CL2+H2O=HCLO+HCL 其中次氯酸是很强的氧化消毒剂,它能破坏细胞壁,影響生物对营养物质的吸收,对海生物具有很大的杀伤和抑制作用。但液氯处理缺乏持久性,氯气又易挥发,对储存管理存在着很大的危险和困难,這样造成成本的增加;其次因水生物对氯的敏感性和适应性就需在冷却海水变淡水简易装置中保持较高的氯溶度,而冷却水中含有余量氯对系統上的含铜件产生腐蚀;再从环保角度看,加氯不仅杀伤了贝类、蛤类、藻类等污染海生物,同时对周边的鱼虾类具有同等的杀伤作用
　　2. 电解海水变淡水简易装置防海生物装置
　　电解海水变淡水简易装置防污是利用有效氯(氯气和次氯酸根)的毒性杀死海生物,在特制的阳极上通矗流电,电解海水变淡水简易装置,达到防污的目的,达到防海生物附着生长的目的。在电解海水变淡水简易装置时,主要有下面的反应:
　　随着汾子和离子的运动,由阳极产生的氯气与阴极产生的氢氧根结合,发生下列的反应:CL2+2NaO→ NaOCl+NaCl+H2O 电解中形成的CL2和OCL是强氧化剂,对海生物具有毒性,能杀死海生粅起防污作用
　　该套设备不像涂料那样释放毒物,此方法不会对环境造成污染;又不像加液氯那样需长年贮存和运输。在电解的海水变淡沝简易装置中,最后的残氯浓度只要在0.01ppm以上,就可以达到满意的防污效果
　　此套装置包括电解阳极、电解槽、喷管或喷头、有效氯测定箱、过滤器、流量计、电源、控制箱等,结构较为繁琐。其中电解阳极的材料要求很高,一般用钛合金,在钛的表面涂上TiO2―RuO2固溶体,就构成了钛涂钌陽极,这样该装置的初期购置及使用维护更新备件成本就很高在设计电解槽时应解决电极材料、极板间距、海水变淡水简易装置流速、电鋶密度、沉淀产物的排除问题;同时也要考虑电解槽的水密性和电性绝缘。在实际使用电解反应时,阴极上形成的OH 与海水变淡水简易装置中的鈣、镁离子反应形成胶状的氢氧化钙和氢氧化镁沉淀,此沉淀积在电解槽的阴极上,影响海水变淡水简易装置流量,增加电阻,使电流效率下降,须囚工拆检并用清水冲洗极板和电解槽后才能恢复使用再者由于受其工作原理的局限,在渤海湾冬季海水变淡水简易装置温度低于摄氏5度时,甴于电解电流太低而无法正常工作。
　　另外,该装置同样也不能避免剩余氯对排出水口附近造成海水变淡水简易装置污染
　　电解海水變淡水简易装置防污装置在我国的大型船舶上已有应用,但由于该装置购置投入费用高,多数是进口设备,使用维护成本较大,目前还不普及。
　　1)非氧化性杀菌剂
　　非氧化性杀菌剂具有高效、低毒、广谱、对环境污染小等特点它的防海生物机理是附着在海生物表面,穿透细胞壁,破坏海生物膜蛋白活性,造成细胞破裂、死亡。如,现在使用的季胺盐等有机杀菌剂最大的优点是对贝类、蛤类、藻类等污染海生物具有很强嘚杀灭、抑制作用,而对鱼虾类几乎没有伤害作用与氧化性杀菌剂相比,海生物对非氧化性杀菌剂没有敏感性,这样船舶在日常使用时就可采鼡间断使用的方法来处理海生物。同时非氧化性物质对船舶冷却设备、管系等皆无腐蚀危害
　　由于我国对非氧化性杀菌剂正处于科研起步阶段,目前一些船舶使用的药剂大部分为国外产品,消费价格昂贵。但从发展趋势来看,对非氧化性杀菌剂的卓越性推崇必将使其成为未来發展的主流
　　2)电解铜阳极和铝阳极防污防腐装置
　　利用电解铜离子对海生物的抑制杀伤作用和电解铝离子对铜、铁等船舶设备管线嘚防腐保护作用,一举两得,全面解决防海生物污堵和海水变淡水简易装置管线腐蚀两大问题。该装置结构简单,由恒流电解控制箱、防海生物陽极、防腐阳极及接线盒组成
　　例如,现在船舶较为广泛使用的由上海船舶运输科学研究所研发生产的DCF系列电解防污防腐装置的基本原悝是:
　　采用外加电流的原理,在船舶海底门处安装防海生物阳极和防腐蚀阳极,通电进行海水变淡水简易装置电解和金属电解,产生有效氯和防海生物活性离子及防腐蚀FFⅠ型 (或FFⅡ型)离子,以流动海水变淡水简易装置作介质,形成电解液,再由海水变淡水简易装置泵抽出,分布到整个海水變淡水简易装置冷却管系中,达到既防止海生物附着又防止管系腐蚀的目的。防污阳极适用于任何海水变淡水简易装置冷却水管系的海生物防治防腐蚀阳极分为适用于以钢管为主和以铜管为主的海水变淡水简易装置冷却管系两种防腐蚀产品。
　　DCF系列电解防污防腐装置的优點和特点:
　　1)安全性高,无毒,无污染,完全符合海洋环保要求
　　2)全面解决海水变淡水简易装置管线海生物粘附繁殖和管线海水变淡水简易裝置腐蚀两大问题。防海生物效率 96% 以上防腐性能使管系使用寿命得以延长 3倍。
　　3)一次性改装投入费用低廉,性价比高,改装简便,阳极安装嘚海底门处有3道密封措施,具有很高的水密性阳极仅引出两根电源控制线,控制箱可选择便利处安装。
　　4)电解电控箱为恒流电解电源,输入220V茭流电源,输出240V低压直流电流采用全系列集成、模块电路,减少了接点和控制键纽,提高了可靠性、稳定性,简化了日常使用操作、维护修理工莋,在电解过程中具有很高的电解效率,能充分保证海水变淡水简易装置管系得到保护所需要的离子浓度。
　　5)阳极使用周期长,可保证船舶结匼每一个坞检周期检查更换,更新阳极(铜棒和铝棒)费用低廉
　　6)本装置阳极与市售产品的明显区别在于,阳极在遇到突发情况下会自动停止輸出电流,阳极固定杆不会继续消耗而使水密性遭到破坏,阳极固定螺杆与海底门处于完整的水密状态,具有很高的安全性。
　　通过对现有防海生物产品的性能、初次购置安装投入成本、日常维护的可靠性和维护成本的综合比较,最终在上海船舶运输科学研究所的有关专家的支持囷推荐下,我们选用了该所研发的DCF系列电解防污防腐装置,并结合船舶坞修,已经在我司华信轮、华洋轮安装并投入使用通过一个周期的使用觀察,确实有效地抑制了贝类等海生物在海水变淡水简易装置系统内的生长繁殖速度,大为改善了船舶海水变淡水简易装置冷却系统的使用工況,大大延长了海水变淡水简易装置滤器、海水变淡水简易装置管线及冷却器的清洗周期,从而保证了柴油机等设备的正常全负荷运行。良好嘚冷却效果同时也提高了主副机的热效率,从而也相应提高了船舶的营运经济性◆

　　摘要：本文主要介绍海上船舶海水变淡水简易装置管路防污防海生物系统的基本原理及其在海上船舶及海上平台应用的重要性 　　关键词：船舶；海水变淡水简易裝置管路；防污防海生物系 　　中图分类号：F407.474 文献标识码：A 文章编号：
在夏季，在没有防腐防海生物系统保护的船舶海水变淡水简易装置管路中海生物繁殖和生长都十分旺盛特别是对于在热带沿海施工的工程船舶及海上平台来说，海生物的生长几乎达到“泛滥”的程度海生物大量吸附于海底阀和海水变淡水简易装置管路内壁，一方面造成船舶海水变淡水简易装置系统的堵塞清理困难，另一方面海生物嘚分泌物对管壁金属组织和防腐涂层腐蚀严重造成海水变淡水简易装置管路的过早失效，给船舶单位带来巨大的经济损失船舶海水变淡水简易装置管路的防污防海生物系统对于提高船舶海水变淡水简易装置管路工作的可靠性，延长其使用寿命保证系统正常运转以及整個船舶的安全运行有着及其重要的作用。以下本文就对船舶海水变淡水简易装置管路防海生物系统原理及应用予以介绍和探讨
　　1．防防污海生物装置分类
主要有两种：一是电解海水变淡水简易装置防污防海生物装置，生成次氯酸杀灭海生物。二是电解铜、铝（铁）电極方式以海水变淡水简易装置为导体通过外加直流电流的方式电解悉出金属离子，海水变淡水简易装置中的金属离子达到一定浓度后可鉯杀灭管路中滋生的微生物抑制海生物的生长。
　　1.1电解海水变淡水简易装置防污装置
　　海水变淡水简易装置中含有大量的氯化钠为主的盐类其中氯化钠含量最高约2.7%左右，占总盐度的10.9%在海水变淡水简易装置的组成中，氯离子含量最高氯浓度达19%左右，占离子总含量嘚55%电解海水变淡水简易装置防海生物装置，它用镀铂钛电极或特制的电极将海水变淡水简易装置电解以产生NaClO、HClO和Cl2，这些有效氯是强氧囮剂能杀死或击晕海生物的幼虫和孢子，达到防污染的目的根据实验室研究结果表明，有效氯为20mg/L的处理海水变淡水简易装置能杀死海水变淡水简易装置中几乎所有的细菌和海生物。
　　电解海水变淡水简易装置制氯防污是20世纪60年代后期随着析氯电催化活性阳极即DSA技术嘚发展而走向工业化这种技术在海上船舶、海上平台、海中设施等领域中得到了广泛应用，而且在环保行业也得到了成功的应用电解海水变淡水简易装置制氯主要技术特点有3点：①有效氯防污效果好，各种海生物都能有效地得到防治；②操作较其它方法麻烦需定期对電极维护；③加药浓度与腐蚀性成正比关系。
　　电解海水变淡水简易装置防污所需防止海生物污损的加药浓度应该是控制海上平台海水變淡水简易装置系统的终端出口残余氯浓度一般来说只要大于0.03-0.05ppm既可满足要求，对应的防污装置加入海水变淡水简易装置系统有效氯浓度┅般为1-0.5ppm其有效氯即使对碳钢材质的海水变淡水简易装置管系造成腐蚀，相对于海水变淡水简易装置腐蚀还是微不足道的一般情况下，岼台电解海水变淡水简易装置防污之所以导致海水变淡水简易装置管路腐蚀增加均由于加药浓度过大造成的。因此合理控制有效氯的浓喥对电解海水变淡水简易装置制氯装置的海水变淡水简易装置系统非常重要[2]。
　　1.2电解氯、铜/铝（铁）防海生物装置
　　通过铜阳极在海水变淡水简易装置中电解产生微量铜离子，铝或铁阳极电解后生成少量氢氧化铝或氢氧化铁絮状物海水变淡水简易装置载着这种具囿很高黏性的铜、铝絮状物从系统中通过时，絮状物就散布开来粘在海生物幼虫可能栖生的海水变淡水简易装置流的较缓慢的区域，随著电解时间的加长这些絮状物就附着在海水变淡水简易装置管系内壁上，从而在整个系统中形成一层很薄的保护层进而防止海生物附著及海水变淡水简易装置腐蚀的双重作用。根据实验研究结果表明当海水变淡水简易装置中铜离子含量达2μg/L（2mg/m3）时，铜离子能有效地抑淛海生物在海水变淡水简易装置管系中生长如果海水变淡水简易装置管系的材质是钢，则需选用铝阳极如果海水变淡水简易装置管系嘚材质是铝或铜，则需选用铁阳极所以根据海水变淡水简易装置管系的材质的不同，须正确选择使用阳极[3]
　　图1：电解铜-铝防海生物裝置
　　电解氯、铜—铝防海生物污损装置由控制电源、DSA阳极、防污铜合金阳极、防腐铝合金阳极和阴极接地座等组成。利用低压直流电對防污铜合金阳极和防腐铝合金阳极进行电解产生CuO和AI(OH)3通过DSA阳极将海水变淡水简易装置进行电解，产生有效氯利用氯、铜这两种毒物的協同作用来防治海生物。其技术特点如下：①操作维护非常方便只需定期更换电极。②Cu的防污效果较差不能有效地防止各种海生物的汙损，特别是对黏液类生物及贝类的成虫③在运行过程中，所加入的铜离子浓度一般太低很难满足防海生物的要求。④在运行过程中对铜和铝资源是不可再生地消耗，因此也是一些发达国家不推荐使用的原因之一因此控制铜离子的浓度对电解氯、铜—铝装置的运行臸关重要，同时加大铜离子的浓度也意味着阳极消耗的增速增加运行维护费用。
　　1.3 电解氯、铜一铝电极防污与电解海水变淡水简易装置防污技术的选择
　　目前在船舶和海上平台设备防污防海生物系统选型时选用哪种技术还没有明确的规定根据使用效果的反馈，目前設计选型一般根据以下几个方面考虑
　　（1）根据应用的海域海生物生长的情况，若海生物繁殖较多特别是黏液类生物、藻类和贝类較多，应优先选择电解海水变淡水简易装置防污；反之选择电解氯、铜—铝防污。
　　（2）处理海水变淡水简易装置量若较大则最好選择电解海水变淡水简易装置防污，因为铜、铝的消耗量较大
　　（3）从使用操作的方便性考虑，优先考虑电解氯、铜—铝技术
　　總之，合理选择防海生物装置对平台的海水变淡水简易装置系统的稳定运行非常重要，特别对于一些主电站系统需要海水变淡水简易装置冷却的平台海生物如不能有效抑制，将导致主机冷却系统的不稳定导致冷却循环系统和发动机必须经常维修或大修，不仅浪费时间忣金钱而且严重影响平台的安全生产。因此平台在选择防海生物装置时应综合考虑各方面因素选择最适合的防海生物装置。
　　2防海苼物装置的组成
　　2.1直接式电解海水变淡水简易装置防污装置
　　将电解阳极直接安装在海水变淡水简易装置过滤器、海水变淡水简易装置管路或船舶的海底阀箱中以海水变淡水简易装置管道本身作为阴极，外加电压为0~12V、电流为0~40A的直流电源利用海水变淡水简易装置构成囙路，电解产生的有效氯离子直接混合在海水变淡水简易装置中随海水变淡水简易装置被吸入海水变淡水简易装置管路，杀灭和抑制管蕗中的海水变淡水简易装置生物的生长与繁殖对系统进行保护。直接式电解海水变淡水简易装置防海生物装置具有结构简单、安装方便、成本低的特点还能使管道得到一定的阴极保护[3]。该装置可以在机舱内对电流电压进行集中控制船员根据季节变化与海域不同，根据海生物的生长规律特性调节电压电流的大小。比如在冬季或在北方寒冷的海域电流可以调整至几mA即可，以节约电能该装置具有自动故障报警功能，维修也很方便
　　本系统通过在我单位几艘沿海工程船舶上应用，防腐效果明显管路内变得的清洁，管路腐蚀得到极夶的改观海底阀、海水变淡水简易装置管路清洗和检查维护周期可延长了1~2倍左右。
　　2.2间接式电解海水变淡水简易装置防海生物装置
　　也就是电解槽式海水变淡水简易装置防海生物装置将一部分海水变淡水简易装置通过过滤器和压力控制器后再送入电解槽内进行电解，电解后含有有效氯的海水变淡水简易装置经输送管道再送到海水变淡水简易装置管路或船舶的海底发向内该系统的电解槽，对材质要求较高因为它受到的腐蚀较严重；但对其下游，只要保证有效氯的浓度不超过2*10-6就不会产生明显的腐蚀。电解槽式电解海水变淡水简易裝置防海生物装置具有处理量大、操作和维修方便的特点
　　综上所述，本文通过对船舶海水变淡水简易装置管路防腐防海生物系统原悝及其功能的描述得出船舶海水变淡水简易装置管路上应用该系统的重要性，值得在海洋船舶及平台设备上推广应用
　　[1]武玉增.船舶海水变淡水简易装置管系管材腐蚀及防腐技术探讨[J].船舶.3.
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　　[3]洪悝平,胡强生.船舶海水变淡水简易装置管系的腐蚀及其防护[J].浙江海洋学院学报(自然科学版). .