防海生物装置原理和布置

船舶新闻 · 发表于 2016-6-14 10:52

昨晚看了一个科幻电影，讲某钻井平台在暴风雨中和基地失去联系后，船员遭遇不明爬行生物袭击，连续丧生，然而自始至终电影就没给出这个怪兽完整的写真，对我这种喜欢魔幻，怪兽的科幻电影迷来说，真是一种折磨。电影情节同样漏洞百出，本来抱着顺便看看电影中如何展示钻井平台上布置，船员生活情况，结果更加失望，果然，网上评分很低，只有5.9分。

显然，这种善于背后袭击的变态生物，只有奥特曼喜欢。船员在船舶营运中，恐难遭遇这种大型爬行动物，但是免不了会受微小生物折磨。

船舶如同人，也需要喝水，才能保持组织技能。船舶管路如同血管，特别是海水系统，直接与舷外相同，取之不竭用之不尽的海水，源源不断为船舶提供冷却介质，压载重量，消防灭火水源等，作为与大海相通的海底门，滤器等，在使用时，海水中的浮游生物也不断引入船内，这些微小生物附着在海水系统中，并不断沉积在管路和附件的内表面，造成管径变细，影响海水流动，造成冷却器换热效率低，淡水系统得不到有效冷却，燃油消耗增加，极端情况下，可能堵塞，滤器，管路，影响船舶安全，这些沉积和聚集的微生物如同人的血管中的血脂，有百害而无一利。

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针对这种情况，船上专门安装了防海生物装置，用于防止和消灭这种浮游生物的聚集。主流的防海生物装置有两种方式。学过高一化学的同学应该知道，自来水消毒通过在水中添加次氯酸钠，次氯酸根具有较强的氧化性，因而可以通过这种方式消灭海水中微生物，这是第一种方法，即电解海水法，现在的某些类型的压载水处理装置也有利用类似原理（使用活性物质法）；另外一种方法就是电解铜铝或铜铁电极法。

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1. 电解海水法

海水中最不缺的就是氯化钠，通过电解海水，生成的次氯酸，据某些厂家资料的介绍，海水中这种有效氯在0.2ppm到0.5ppm，就可以把船舶正常营运吸入的海水中的浮游生物。高于0.5ppm就可能对管系和设备造成腐蚀。这种方法有两种形式：

直接式：即电解阳极直接安装在海水滤器或海水管路或船舶的海底门中，以海水管道本身作为阴极，利用海水构成回路，电解产生的有效氯直接混合在海水中。直接式电解海水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，但维修不便。

间接式：也称为电解槽式海水防海生物装置，一部分海水通过滤器和压力控制器后，再送入电解槽内进行电解，电解后含有效氯的海水经输送管道，再送到海水管路或船舶的海底门内。该系统的电解槽，对材质的要求较高，但它受到的腐蚀较严重。电解槽式电解海水防海生物装置具有处理量大、操作和维修方便的特点。在电解槽电解海水过程中，会产生氢氧化镁和碳酸钙等电解副产物，大多数的电解副产物都会随海水一起排走，但在系统运行一段较长时间后，部分副产物可能附着或聚集在电解槽内部，阻塞电解槽，且其在阳极上结垢，会造成电极烧毁，故使用中必须定期对阳极进行酸洗。下图为KC公司的电解槽式MGPS系统。

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这两种方式的共同缺点是生成了副产品氢气，需要注意系统的防爆和定期排放。

2. 电解铜铝或铜铁电极法

其原理是通过铜阳极在海水中电解，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，海水带着这种高黏性的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流得较缓慢的区域，慢慢地这些絮状物附着在海水管系内壁上，在整个系统中形成一层很薄的保护层，从而防止海生物附着及海水腐蚀的双重作用。虽然铜离子尽管浓度很低，但是2ppm就足以防止浮游生物沉积和繁殖。这种方法也有两种形式，直接式和间接式。

直接式电解铜、铝防海生物装置，将电解阳极直接安装在海水管路或船舶的海底门内，电解产生的铜离子和氢氧化铝直接混合在海水中。

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这种形式在船上是最常见的，直接式电解铜、铝装置具有结构简单、安装方便、成本低等特点，不需要专门的摆放空间，但更换阳极不便，且海水处理量小。如果将直接式电解铜、铝防海生物装置安装在船舶的海底门内，更换阳极需在船舶进坞后进行。

鉴于直接安装在海底门的形式，更换不方便，所以就有间接式安装法。例如安装在滤器上，或者采用海水槽。这样在更换时，只需要关闭海底门即可，但是机舱需要有足够的空间。考虑到直接式海水处理能力有限，大型船舶推荐使用间接式。而对于诸如FPSO这种不适合用进船坞检验的船舶，基本上都采用间接式的海水槽。

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引申思考：

既然电解海水容易出现强氧化的氯超标，铜铝电极产生的重金属铜直接排到海里，会产生污染，有些国家限制在内海排放含铜的重金属，因此又出现了一种超声波防海生物装置，读者们应该注意到，电解法，超声波法等类似的原理后来都部分用于或全部用于压载水处理装置。这种新颖的防海生物装置当前在海洋工程应用较多。

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超声波在液体中产生数以万计的微小气泡。当声压达到一定值时，气泡迅速增大，然后突然闭合。并在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压，在局部产生高温。在这种连续不断产生的瞬间高压和高温强烈冲击下，使海生物的附着物迅速剥落并击碎生物的表皮细胞，抑制海生物的生长，从而达到防海生物的目的。

作者：杨福平

来源：船海人

gary-han · 发表于 2016-6-15 08:10

非常不错的文章，赞一个！

自由人37 · 发表于 2016-6-16 13:41

赞一个，非常不错！

自由人37 · 发表于 2016-6-16 13:42

赞一个，非常不错的文章！

自由人37 · 发表于 2016-6-16 13:42

赞一个，非常不错的文章，值得学习！

炉批号 · 发表于 2016-6-17 13:59

谢谢分享，学习了，原来是这样，之前一直很困惑

lhsongxy · 发表于 2016-6-18 07:41

防海洋微生物真是很麻烦的事情,但又不能不做.

lansiluote1985 · 发表于 2016-6-22 09:34

写的非常详细很好

IM二毛 · 发表于 2016-6-22 21:21

写的挺好，非常感谢分享，多多益善

wooder · 发表于 2016-6-28 21:51

赞,非常不错的文章个, 学习了！

小巍/fendou · 发表于 2016-6-30 16:40

我们现在建造的平台正是用的铜铝电极，楼主写的深入浅出，感谢。

实现者 · 发表于 2016-11-23 09:02

楼主，您能回复一下，铜铁和铜铝的详细区别吗，都会产生絮状物吗？不同的海水管材（GRE,铜镍合金管）的选用区别？盼复！

375218230 · 发表于 2016-11-23 10:50

好不错呀，好东西

305903846 · 发表于 2016-11-24 08:13

清晰明了的叙述，赞！！！

kelvin919 · 发表于 2017-8-15 12:39

学习了，，，，不错不错

zhang2007 · 发表于 2017-10-27 22:45

不错的资料

smujeff · 发表于 2017-10-28 06:42

不错，非常全面地总结了该设备的原理！

douwei · 发表于 2017-11-6 10:21

这文章不错，值得学习一下。

kiwen · 发表于 2017-12-29 12:27

非非非常不错，我们现在就在做这些

长圣科技赵 · 发表于 2019-7-6 18:05

还可以使用harsonic超声波防海生物系统，纯物理的，持续在线清洁

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