一、前 言：海洋污損生物也稱海洋附著生物，是生長在船底和海中一切設(shè)施表面的動物、植物和微生物。這些生物一般是有害的。船底長生物稱為生物污損，防除生物污損稱為防污。生物污損是人類開始接觸海洋就遇到的生物危害污損生物對船舶和管道的危害，早已引起人們的極大注意。近年來，隨著海洋事業(yè)、造船工業(yè)的發(fā)展，海生物附著污損已引起人們的極大重視，在海生物生長繁殖旺盛季節(jié)，僅經(jīng)過l一2個月的時間，就可能在船舶殼體、海水冷卻系統(tǒng)以及其它建筑物表面長滿海生物。研究表明，海生物對碳鋼和低合金鋼的腐蝕率有重大影響。附著生物使閥門無法美嚴(yán)，通過海水管路和冷卻器的冷卻水流量下降，冷卻器熱交換效率下降，從而增加燃油消耗，有時船舶不得不停船進(jìn)行清理工作，有時設(shè)備儀表損壞，轉(zhuǎn)動部件失靈，造成嚴(yán)重的事故，給人們帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
二、防污處理技術(shù)
防止海生物附著的方法，人們經(jīng)過科學(xué)研究，總結(jié)出以下十幾種，雖然它們都有一定的局限性，但都有效，縣有不同程度的價值。
1.涂刷防污漆
防污漆是由毒料、顏料、漆料、溶劑、助劑等組成，毒料是最重要組分，常用的毒料是有毒汞化合物，其它常用毒料有DDT、各種有機(jī)錫化合物，其作用是靠毒料不斷從漆膜中滲出，在結(jié)構(gòu)物表面形成一個有毒薄層，排斥或殺死企圖停留在漆膜上的海生物的孢子或幼蟲。銅離子、汞離子等具有凝固有機(jī)體內(nèi)蛋白質(zhì)的作用，可達(dá)到防污的目的。
2.向海水中大量添加毒科
毒料主要是液態(tài)氯、漂白粉等。利用這些物質(zhì)的強(qiáng)氧化性，造成有機(jī)物質(zhì)氧化，海生物機(jī)體被破壞，令其死亡。
3.電解海水生成次氯酸鹽
海水中含有大量氯離子，利用特種電極通入直流電．將海水電解生成次氯酸鈉．海水中低濃度的次氯酸鈉就能使海生物的細(xì)胞組織破壞，使幼蟲、卯、孢于等死亡或失去附著能力。
4.電解重金屬法
許多重金屬都是有毒的，目前應(yīng)用的最多的電解銅或者合金其方法是在海水中安裝銅陽極，通過直流電電解成銅離子溶解到海水中．銅離子是毒料，能減少許多動物學(xué)生物的附著量，起到防污的作用。
5.人工或機(jī)械清除法
這是對已經(jīng)附著了生物的結(jié)構(gòu)物所采取的措施，通常是利用正常停機(jī)期間，進(jìn)行非作業(yè)線人工或機(jī)械清除，主要對象是無脊柱動物，利用該法解決污損問題仍占很大比例。
6.過濾法
該法是在海邊挖深海水井，利用土壤、砂礫等的過濾作用，濾去海生物冉句卵、孢子、幼蟲等，避免了海生物在海水輸送系統(tǒng)內(nèi)生長。
7.加熱法
是向已經(jīng)附著了海生物的海水輸送系統(tǒng)內(nèi)通熱水（或熱堿水)，當(dāng)溫度_達(dá)到50'C時持續(xù)半小時．即可殺死附著物，然后用大量海水清洗管道，清除殘骸。
8.封閉法
將附著了生物的管道兩端堵死，管道內(nèi)由于缺氧和餌料+幾天后海生物自行死亡， 然后沖洗管道．清除殘骸。
9.利用淡水
由于生活環(huán)境的變化，海生物自行死亡，有的船舶就是往返在海洋與河流之間航行，海生物或淡水生物即會死亡．但其殘骸堆積在管道內(nèi)，必須及時清理。
10.采用防污襯料制作結(jié)構(gòu)物
根據(jù)結(jié)構(gòu)物的性能要求，選用適用的金屬或合金制成結(jié)構(gòu)物．利用結(jié)構(gòu)本身具有的毒性，阻礙污損生物的附著．如采用防污銅合金制成取水頭部的攔污格柵具有毒性的金屬有銀、砷、銅、鉛、錫、鎘、鎳、鋅、汞、鉆等。
11.提高浸海物體的運(yùn)動速度
靜止的浸海物污損最嚴(yán)重，試驗表明，在結(jié)構(gòu)物表面的海水流速達(dá)2.9—8.5海里/h，所有的動物污損都受到一定的影響，當(dāng)速度達(dá)到11海里/h時，藻類的附著就受到了影響。
12.臭氨法
近幾年來耐化學(xué)處理深度開發(fā)的同時， 一種在觀念上具有更新意義的臭氧法冷卻水處理技術(shù)正在國外興起。人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在冷卻水中通八臭氧，不僅能榮滅水中的細(xì)菌、病毒，還可以抑制或消除結(jié)垢。控制設(shè)備腐蝕，且無需加任何化學(xué)藥品，不調(diào)PH值、不排污、不污染環(huán)境、操作費(fèi)用低，固此越來越受人們關(guān)注。
與氯相比．臭氧除具眷更強(qiáng)的廣譜象生作用外，還有比氯更快的殺生速度。研究結(jié)果表明，臭氧的殺菌速度比氯氣快3125倍，亦即若選用適宜的臭氧濃度， 臭氧的殺生速度以秒計，而氯的殺生速度以小時計。臭氧與氯相比，不但氧化破壞生物酶的能力強(qiáng)，而且擴(kuò)散透入細(xì)胞壁的速度比氯快．因此，自然比氯具有更大的殺生力。實踐證明，用臭氧處理廢業(yè)用水不需再輔以非氧化型殺生劑．也就避免污染環(huán)境之憂。
由此可見，臭氧法不僅在技術(shù)上可行，而且也很經(jīng)濟(jì)。但需指出．臭氧處理法尚處于開發(fā)階段，其作用機(jī)理并不十分清楚．技術(shù)上還有待進(jìn)一步完善，能否取代化學(xué)方法也難預(yù)言，但作為一種獨(dú)特的冷卻水處理方法還是有生命力的，應(yīng)結(jié)合我國的具體情況對之開發(fā)利用。
13.其它防污方法
超聲波防污是使用電子振蕩器驅(qū)動聲發(fā)射裝置，造成附著物難以生存的環(huán)境；紫外線防污是利用2537×10-10m紫外光能改變某些分子韻化學(xué)鍵，長期或周期地開關(guān)光能發(fā)射裝置可達(dá)到長期完全防污的效果；還有使用含有毒料的橡膠層或是涂覆可剝離的塑料薄膜層等，這些方法只限于某些局部的、特定的環(huán)境下使用，其應(yīng)用范圍很有限。
三、防污方法比較
由于所要防除的附著生物是多種多樣的，而且環(huán)境條件、海中結(jié)構(gòu)物或海水流經(jīng)設(shè)備都是很不相同的，因而任何一種防污方法都有一定的局限性，下面就幾種最常用方法作一些比較。
1．防污涂料
這是一種應(yīng)用范圍最廣，又不需要管理的防污手段，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，防污涂料的品種越來越多，防污年限也有所加長．對于施工方便和能夠重新涂刷的結(jié)構(gòu)物，該法最為適宜，且一次投資少，船殼防污幾乎全部應(yīng)用涂料。
局限在于：① 防污壽命短；一次涂刷最長的防污壽命是3—5年．反復(fù)涂刷費(fèi)用高。② 防污范圍有限；僅限于涂刷部位。③ 施工困難：施工人員在工作中接觸有毒物質(zhì)，特別是在管道施工過程中，條件極差，有礙健康．對于一些較細(xì)管道或投入使用后重新涂刷的粗管道的施工有一定困難，或者根本無法進(jìn)行。④ 可能會造成局部環(huán)境污染；特別是在海中固定的結(jié)構(gòu)物或大型管道的海水定點(diǎn)排放處，因毒料常年定點(diǎn)釋放，會造成局部海水污染 ⑤ 毒料有一定的浪費(fèi)：在某些地區(qū)，冬季無海生物附著-由于漆膜中毒料的釋放速度無法人為控制，使得毒料在不需要的季節(jié)仍然不斷地釋放出來，關(guān)于防污漆的使用，國際上已有些限制協(xié)議，如有機(jī)錫類防污漆，禁止在游艇和魚網(wǎng)箱上使用，也限制在遠(yuǎn)洋貨輪和水下結(jié)構(gòu)物上涂刷。
2．施加液氯
這也是曾經(jīng)廣泛使用的防污方法，它可以采用季節(jié)性連續(xù)大劑量投放，適合于管道防污。防污范圍廣，可保證海水流經(jīng)之處全部不長海生物 該法有以下不足：① 不安全：液態(tài)氯的貯存運(yùn)輸危險性大。② 日常管理復(fù)雜；對于液態(tài)氯的貯存、運(yùn)輸、向海水中施放等需要的管理人員多 ③ 一次投資大：需要建立加氯車間，儲氯車間+購置儲氯機(jī)、液態(tài)氯貯罐等。④運(yùn)行費(fèi)用高：每年用于購買、運(yùn)輸、貯存液態(tài)氯的費(fèi)用是很可觀的 ⑤ 液態(tài)氯的毒害作用：由于它容易泄漏，會造成局部空氣污染，危害操作人員的身體健康，由于以上原因，目前該方法正在被逐漸完善起來的電解海水制氯法所取代。
3．電解海水制氯法
電解海水防污，是通過特制的電極電解海水，產(chǎn)生的氯和次氯酸根是強(qiáng)氧化劑，對海生物具有毒性可殺死海生物，達(dá)到防止海生物附著生長的目的。在電解海水時，主要有下列反應(yīng)；
陽極反應(yīng): 2Cl-→Cl2+2e (1)
40H- → O2+ 2H2O+ 4e (2)
陰極反應(yīng): 2H2O+2e→2OH-+H2 (3)
陰陽兩極產(chǎn)物混合而生成次氯酸鈉；
C12 + 2NaOH→NaOCl+ NaCl+H2O (4)
這是從六十年代起，首先在英國、日本研究的技術(shù)，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于英、美、日、加拿大、意大利、俄等國，應(yīng)用范圍主要是海水管道及海水冷卻系統(tǒng)，特點(diǎn)是：① 安全可靠：海水的電解是在密閉的管道中進(jìn)行的，對操作人員的健康無影響。②日常管理方便：操作簡單，設(shè)計合理，可以不要值班人員，采用定期巡視的方式，冬季停用時對裝置進(jìn)行一次維修 ③經(jīng)濟(jì)性：所用原料是取之不盡的海水，一次投資長期有效，日常生產(chǎn)只須花費(fèi)一些電力，3—5年內(nèi)定期更換一次極板；可根據(jù)季節(jié)變化和海生物附著情況，經(jīng)濟(jì)合理地使用設(shè)備， 不會造成浪費(fèi)。① 防污范圍廣：和加氯法相同，可以做到整個海水系統(tǒng)全面防污。⑤ 環(huán)境無污染：控制排出海水中有效氯的濃度是很低的，不會造成對環(huán)境和魚類的危害，缺點(diǎn)是：① 一次性投資大：需要建立制氯車間，購置制氯設(shè)備等。②消耗一定的電力。③與防污漆相比，仍需配備一定的管理人員，設(shè)備需要定期維修。
4．電解重金屬
該法在世界各地的商船、海上平臺等海水管道防污中，得到了大量而廣泛的使用，較之施加液氯法和電解海水法投資省，管理方便，運(yùn)行費(fèi)用低，防污范圍廣，安裝簡單，所用電力很少。因為所用陽極是消耗型的，必須在幾年內(nèi)(一般設(shè)計成與船的維修期相同)更換一次陽極，有時不可避免地要采用水下作業(yè)，以更換消耗完的陽極，給使用該法防污造成一點(diǎn)麻煩。目前還未見到在使用大量海水的工程中應(yīng)用該方法的報導(dǎo)，這恐怕是由于銅的用量畢竟可觀，而定點(diǎn)長期排放還要考慮到環(huán)境污染，更換陽極有一定困難等。
5．其它方法
人工或機(jī)械清除、加熱、封閉、利用淡水等法都不同程度的應(yīng)用，主要解決大型海水管道堵塞，對于解決熱交換器的熱傳導(dǎo)效果作用不大。
四、電解海水防污
目前， 電解海水、銅陽極、鋁陽極這三種方法對于船舶及海濱電廠等的海水冷卻系統(tǒng)的防污更為方便可行，現(xiàn)已在許多國家得到廣泛應(yīng)用：日本有數(shù)百臺MGPS(防止海生物生長裝置)在船舶上使用；英國皇家海軍從1965年開始在船上使用電解海水防污裝置；美國的的海水電解次氯酸鈉發(fā)生器大量地應(yīng)用于大型船舶中； 日本的三菱Gulf油田，德國的Reeder Forshufig公司，加拿大Bowdril公司，意大利SNAM Progetti公司以及美國Amaco公司都將銅陽極、鋁陽極防污防腐技術(shù)應(yīng)用到船舶和平臺上。銅陽極、鋁陽極防污防腐裝置，已成為全世界的海軍和商船防污的設(shè)備。氯-銅陽極防污系統(tǒng)由英國菲爾德大學(xué)所屬咨詢公司研制的，被稱為BFCC系統(tǒng)，認(rèn)為該系統(tǒng)代表了 現(xiàn)代的防污技術(shù)水平”。
電解防污包括電解海水防污、電解銅陽極、電解鋁陽極，有時是同時采用幾種方式，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，目前采用的陽極主要有鉆銀合金，鐵涂氧化鉛，鉑／鈦，鈦涂二氧化釕，鈦涂氧化銥，鈦涂鉑、氧化釕、氧化鈀等。具體過程是：用通入直流電的特制陽極電解海水，同時電解銅陽極和鋁陽極，前者產(chǎn)生氯氣，殺死海生物的幼蟲和孢子，起到防污作用 電解銅陽極生成銅離子，電解鋁陽極產(chǎn)生AI(OH) ，AI(OH)包封著釋放出來的銅，隨海水流動從被保護(hù)系統(tǒng)中通過，它具有很高的粘性， 會散布開來而進(jìn)入海生物很可能棲生冉白海水流動較緩慢的區(qū)域，而且鋁電極系統(tǒng)在天然海水中電解時，作為陰極冉白鐵板表面生成不溶性氫氧化物覆蓋層，該覆蓋層起到阻滯氧的擴(kuò)散，增加濃差極化使腐蝕速度減緩的作用。這樣可以同時達(dá)到防污、防腐的目的。在電解海水的過程中，由于陽極的氯過電位、陰極的氫過電位，及海水比阻抗增大和副反應(yīng)，引起有效鹽分的變化，又由于海水中雜質(zhì)的緣故，實際的耗電量要比理論上的多幾倍。因此設(shè)計實用裝置時，基本的一條是盡量減少耗電量，也要考慮Mg(OH)2 的析出及雜散電流的影響。
在實施防海生物附著方法時，還有一些要領(lǐng)須注意： 目前電解海水電解池中電撅的排列方式共有三種形式：板式組臺、管式組合、雙極性組合。
電解池中電極的安裝叉分為直接式和間接式：
在海水主水管上安裝電極叫直接式；
將部分海水分流，或者是采取適當(dāng)?shù)姆椒ǎM(jìn)行電解海水，并將含有很濃的電解產(chǎn)物的海水注入到主水管里叫間接法。
直接法雖較簡單，但存在以下缺點(diǎn)：海水中浮游物將導(dǎo)致電極破損，大容量設(shè)備的配線費(fèi)用高，雜散電流對周圍的影響等，使用時應(yīng)注意。
電解海水有以下兩種方式：
① 隔膜式
在陰、陽電極之間設(shè)置由石棉、石棉布、玻璃布等組成的間壁。
② 無隔膜式
因為采用隔膜式和無隔膜式時電流效率無差別，且由于海水流量(滯留時間)的變化，其總效率會有很大的變化，故而當(dāng)有象Mg(OH)2 這樣的陰極產(chǎn)物分離出來時，應(yīng)采用隔膜式。采用這種方法的缺點(diǎn)是：電解槽的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，設(shè)備費(fèi)用高。然而，采用無隔膜式的缺點(diǎn)是；電解槽中的副產(chǎn)品難以利用，但其有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備費(fèi)用便宜、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。
