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【摘 要】舰船的海水管系和海上平台以及港口的海水系统都会受到海洋附着生物的严重污染。在海水系统中附着的海洋生物， 会严重腐蚀管道， 并且由于海生物堵塞海水进入口、管道、滤器、冷却器， 会使海水管道的有效直径缩小， 影响海水流量和降低热交换率， 导致成本加大和能源浪费，并影响有关设备的正常运行。近年来，船舶的防海生物装置已经在新造船中普遍使用，对船舶防海生物起到了至关重要的作用。本人在参照学习了诸多论文的基础上，结合自身的体会，谈谈如何管理和是使用，以期对同行有一定的借鉴作用。
【关键词】船舶；防海生物装置；原理；特点
船底防腐生物系统通常称为MGPS系统（marine growth preventing system）。
海洋微生物在船舶外壳、海底阀箱、管路系统、热交换器等系统大量附着，会使这些系统的有关设施加速腐蚀，减少寿命，增加了船舶管理的成本。
一、腐蚀的原因
海洋生物极易容易附着在海水系统，海生物本身并不直接腐蚀船舶设施，而是间接地造成了腐蚀。主要因为他的附着，一是通过它的新陈代谢产生了无机酸、有机酸、硫化物以及氢等酸性腐蚀源，二是促进金属的阴极化过程，三是改变了金属周围环境氧浓度、含盐量、酸度，形成了氧浓度差等局部腐蚀电池。
当金属材料浸于海水之中，有一些溶解态的无机物和有机物就被吸附到材料的表面，紧接着来之水体中的浮游细菌开始积聚到了材料表面，并且分泌了大量的胞外分泌物或猫膜。随着异养细菌的繁殖和进一步分泌胞外薪性物质，材料表面膜厚度不断增加。数周之后微生物膜变成一个非常复杂的群落，然后逐渐死亡，并裸露出金属基体，开始形成新的微生物膜。随着材料浸泡的时间的延长，微生物膜的组织和组成都在不断地发生变化。
微生物的吸附生长增加了海水流动的阻力和热传导阻力，并加速对金属材料的腐蚀作用。在这种自然形成的由不同种类的微生物及其排泄的聚合物组织膜结构并不均匀，局部堆积的排泄物会导致氧浓度差电池的产生，形成富氧区和贫氧区作为阳极被加速腐蚀，造成空蚀和缝隙腐蚀损坏设备。
由于菌类海生物的附着，大量的浮游生物、贝壳类生物也加速聚集，从而形成了更大规模的破坏。贝壳类生物受温度变化，水质的变化会造成不定期死亡，死亡的贝壳类从脱落的吸附面离开随水流流动，极易积聚到阀门、热交换器等狭窄通道，堵塞系统甚至造成事故。因此，防止系统内海生物的存活附着是最为关键。
二、防止腐蚀的措施
早期的防海生物有投药的方式，涂敷防腐涂料的方式等。
这些方式由于成本高和环境污染问题现在已不再采用。目前船舶防海生物主要采用MGPS方式，也就是通过电解金属铜、铝和铁的方式，或者直接电解海水的方式，或者采用前述几种的复合方法产生对于海生物的有毒物质来杀死海生物，从而去除或者缓解对于船舶设备的腐蚀。
三、不同的MGPS装置
1、电解海水防污装置：海水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%。在海水的组成中，氯离子含量最高，氯浓度达19%左右，占离子总含量的55%。电解海水防海生物装置，它用镀铂钛电极或特制的电极将海水电解，以产生NaClO、HClO和Cl2，这些有效氯是强氧化剂，能杀死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，能杀死海水中几乎所有的细菌和海生物。
电解海水制氯防污是20世纪60年代后期随着析氯电催化活性阳极即DSA技术的发展而走向工业化，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，需定期对电极维护。
在直流电的作用下，海水有如下反應：
电离反应：
Na======Na+ +Cl-
H2O======H+ +OH-
电化学反应：
阳极 2Cl -2e—→Cl2↑
阴极 2H+ + 2e—→H2 ↑
溶液中化学反应：
Na+ +OH ——→NaOH
2NaOH+Cl2 ——→NaClO+NaCl+H2O
总反应：
NaCl+H2O电解NaClO+H2↑
可见，电解海水的过程中，产生了大量的氯，这些氯就可以杀死海洋生物和微生物，我公司的德泮轮的防海生物装置，就是采用了电解水的方法。一个绝缘于船体的钛合金金属板，作为电流的阳极，船体作为阴极，工作电流接几十A，甚至接近100A，电压并不高。这种装置的含氯电解水，分管系打入各个系统，起到防护作用。这种装置需要定期检查极板的腐蚀状况和清洗电解过程所产生的絮状物，以防堵塞和降低防腐效果。
2、电解铜、铝、铁的防海生物装置：
电解铜、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。利用低压直流电对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，利用铜、铝的离子这两种毒物来防治海生物。其技术特点如下：
①操作维护非常方便，电流较小，一般在1.2A以下；
②基本可以满足防海生物的需要，但大型船舶，海水量在1000M?/H以上，效果不如直接电解水装置。
③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—铝装置的运行至关重要，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。
因此，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。 四、防海生物装置的特点
1、直接式电解海水防海生物装置将电解阳极直接安装在海水过滤器或海水管路或船舶的海底阀箱中，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。
2、直接式电解铜、铝防海生物装置 直接式电解铜、铝防海生物装置是将电解阳极直接安装在海水管路或船舶的海底阀箱内，电解产生铜离子和氢氧化铝直接混合在海水中。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阀箱内，更换阳极需在船舶进坞后进行。
3、间接式电解海水防海生物装置 间接式电解海水防海生物装置即电解槽式海水防海生物装置，将一部分海水通过过滤器和压力控制器后再送人电解槽内进行电解，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阀箱内。该系统的电解槽，对材质的要求较高，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1*10-6，就不会产生明显的腐蚀。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。
4、间接式电解铜、铝防海生物装置 间接式电解铜、铝防海生物装置的原理图与电解海水装置类似，电解阳极都安装在电解槽内，即电解槽式防海生物装置，是将安装在电解槽内的铜、铝阳极进行电解，电解产生的铜离子和氢氧化铝被进入电解槽的海水输送到海水管路或船舶的海底阀箱内。间接式电解铜铝防海生物装置具有处理量大、耗电量小的特点，可随时更换阳极。
五、防海生物装置的特点
1、电解海水防海生物装置的特点 电解海水防海生物装置具有安全可靠，防污彻底，对环境无污染的特点。但作为其副产品，需要注意安全排放。在电解槽电解海水过程中，必然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。电解海水防海生物装置分为直接式和间接式两种。
2、电解铜铝防海生物装置的特点 电解铜铝海水防海生物装置结构简单，耗电量小，安装方便，无须专人管理，无副产品，但需要定期更换铜、铝阳极。电解铜铝防海生物装置也分为直接式和间接式两种。
3、电解海水和电解铜、铝复合装置的特点 氯一铜、铝复合防海生物装置的基本原理是利用电解海水产生的有效氯及电解铜、铝产生的铜离子共同作用来杀死海生物，其防污染效果比单独使用的总效果大，而且药物使用的体积分数比单独使用的低，对环境的污染小；但总费用比 单独使用任何一种的总费用都要高。
六、综合比较与分析
1、电解海水防海生物技术的防污染效果最好，但需要定期反冲洗，以清除电解槽内的沉积物定期还要对设备进行酸洗，将阳极上的水垢清除掉。间接式电解海水防污染系统，具有操作维修方便，海水处理量大，便于检测等优点。与电解铜、铝装置相比，电解海水防海生物装置的缺点是除了需要定期维护外，一次性投资和耗电量较大在其使用剂量高于1*10-6时对碳钢有腐蚀，为了不污染环境和控制对金属结构的腐蚀影响，需有效控制残余含氯量。
2、电解铜、铝防海生物技术对贝壳类动物较有作用，但对勃液类生物和植物类生物影响较小。电解铜、铝设备工艺流程比较简单，除需定期更换阳极外，不需要专人管理。直接式电解铜、铝防海生物装置可用于海水处理量不大的场合，如，能定期进坞的船只、井口平台等。它具有防污染和防腐蚀的双重效果，不额外占用面积，也无须专人管理，价格比间接式的便宜许多。直接式电解铜、铝装置用在平台上，一般都安装在海水提升泵的套管内，2年左右需提泵更换阳极用在船上的，一般都安裝在海底阀箱内，只有在船的坞修期内才能更换阳极。间接式电解铜、铝装置不具备阴极保护功能，但检测方便，海水处理量大，并可随时更换阳极不受坞修时间的限制。与电解海水装置相比，电解铜、铝防海生物装置的缺点是综合防污效果不如电解海水技术，资源不可再生铜、铝资源，并会破坏海洋生态环境电解铜、铝的产物不可降解。在浅海地区使用电解铜、铝装置不符合来来对环境保护的要求，电解海水装置的化学反应产品，不会污染海洋生态环境，而电解铜、铝的产物却会对海洋生态环境造成破坏。世界上己有一些国家对在海上排放铜等重金属制定了限制标准。
3、防海生物污染装置的选择与海水的处理量密切相关。对电解铜铝防海生物技术，当海水处理量在300m3/h到400m3/h时，主要考虑直接式电解铜、铝设备海水处理量在400m3/h到500m3/h时，主要考虑直接式电解氯、铜、铝复合设备海水处理量在600m3/h到1000m3/h时，主要考虑间接式电解铜、铝设备。对于电解海水防海生物技术，由于直接式电解装置存在检测和维护比较困难的问题，一般不推荐使用，而以间接式为主。当海水处理量在500m3/h时，可考虑采用间接式电解海水设备。
4、费用比较。在海水处理量比较小的情况下，采用电解铜铝防海生物装置的设备与维护费用，比较经济一些。对海水处理量较大的场合，电解海水与电解铜铝装置的设备费用相差不多，但电解铜铝装置的维护费用远大于电解海水装置，所 以，这时多数都选择电解海水防海生物装置。 结束语 虽然防海生物装置在船舶等海上设备中只是一种辅助设备，但它是这些海上设施必不可少的保护神，必须根据海水的处理量和海水的用途以及海况和具体设施的情况，认真进行分析与探讨，以选择出既经济又适用的防海生物装置。
参考文献：
[1]平台防海生物装置的应用中国修船.
[2]石油平台海生物污损的防治方法.
[3]海洋污损生物及其防污北京海洋出版社采用防海生物装置。
【关键词】船舶；防海生物装置；原理；特点
船底防腐生物系统通常称为MGPS系统（marine growth preventing system）。
海洋微生物在船舶外壳、海底阀箱、管路系统、热交换器等系统大量附着，会使这些系统的有关设施加速腐蚀，减少寿命，增加了船舶管理的成本。
一、腐蚀的原因
海洋生物极易容易附着在海水系统，海生物本身并不直接腐蚀船舶设施，而是间接地造成了腐蚀。主要因为他的附着，一是通过它的新陈代谢产生了无机酸、有机酸、硫化物以及氢等酸性腐蚀源，二是促进金属的阴极化过程，三是改变了金属周围环境氧浓度、含盐量、酸度，形成了氧浓度差等局部腐蚀电池。
当金属材料浸于海水之中，有一些溶解态的无机物和有机物就被吸附到材料的表面，紧接着来之水体中的浮游细菌开始积聚到了材料表面，并且分泌了大量的胞外分泌物或猫膜。随着异养细菌的繁殖和进一步分泌胞外薪性物质，材料表面膜厚度不断增加。数周之后微生物膜变成一个非常复杂的群落，然后逐渐死亡，并裸露出金属基体，开始形成新的微生物膜。随着材料浸泡的时间的延长，微生物膜的组织和组成都在不断地发生变化。
微生物的吸附生长增加了海水流动的阻力和热传导阻力，并加速对金属材料的腐蚀作用。在这种自然形成的由不同种类的微生物及其排泄的聚合物组织膜结构并不均匀，局部堆积的排泄物会导致氧浓度差电池的产生，形成富氧区和贫氧区作为阳极被加速腐蚀，造成空蚀和缝隙腐蚀损坏设备。
由于菌类海生物的附着，大量的浮游生物、贝壳类生物也加速聚集，从而形成了更大规模的破坏。贝壳类生物受温度变化，水质的变化会造成不定期死亡，死亡的贝壳类从脱落的吸附面离开随水流流动，极易积聚到阀门、热交换器等狭窄通道，堵塞系统甚至造成事故。因此，防止系统内海生物的存活附着是最为关键。
二、防止腐蚀的措施
早期的防海生物有投药的方式，涂敷防腐涂料的方式等。
这些方式由于成本高和环境污染问题现在已不再采用。目前船舶防海生物主要采用MGPS方式，也就是通过电解金属铜、铝和铁的方式，或者直接电解海水的方式，或者采用前述几种的复合方法产生对于海生物的有毒物质来杀死海生物，从而去除或者缓解对于船舶设备的腐蚀。
三、不同的MGPS装置
1、电解海水防污装置：海水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%。在海水的组成中，氯离子含量最高，氯浓度达19%左右，占离子总含量的55%。电解海水防海生物装置，它用镀铂钛电极或特制的电极将海水电解，以产生NaClO、HClO和Cl2，这些有效氯是强氧化剂，能杀死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，能杀死海水中几乎所有的细菌和海生物。
电解海水制氯防污是20世纪60年代后期随着析氯电催化活性阳极即DSA技术的发展而走向工业化，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，需定期对电极维护。
在直流电的作用下，海水有如下反應：
电离反应：
Na======Na+ +Cl-
H2O======H+ +OH-
电化学反应：
阳极 2Cl -2e—→Cl2↑
阴极 2H+ + 2e—→H2 ↑
溶液中化学反应：
Na+ +OH ——→NaOH
2NaOH+Cl2 ——→NaClO+NaCl+H2O
总反应：
NaCl+H2O电解NaClO+H2↑
可见，电解海水的过程中，产生了大量的氯，这些氯就可以杀死海洋生物和微生物，我公司的德泮轮的防海生物装置，就是采用了电解水的方法。一个绝缘于船体的钛合金金属板，作为电流的阳极，船体作为阴极，工作电流接几十A，甚至接近100A，电压并不高。这种装置的含氯电解水，分管系打入各个系统，起到防护作用。这种装置需要定期检查极板的腐蚀状况和清洗电解过程所产生的絮状物，以防堵塞和降低防腐效果。
2、电解铜、铝、铁的防海生物装置：
电解铜、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。利用低压直流电对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，利用铜、铝的离子这两种毒物来防治海生物。其技术特点如下：
①操作维护非常方便，电流较小，一般在1.2A以下；
②基本可以满足防海生物的需要，但大型船舶，海水量在1000M?/H以上，效果不如直接电解水装置。
③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—铝装置的运行至关重要，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。
因此，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。 四、防海生物装置的特点
1、直接式电解海水防海生物装置将电解阳极直接安装在海水过滤器或海水管路或船舶的海底阀箱中，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。
2、直接式电解铜、铝防海生物装置 直接式电解铜、铝防海生物装置是将电解阳极直接安装在海水管路或船舶的海底阀箱内，电解产生铜离子和氢氧化铝直接混合在海水中。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阀箱内，更换阳极需在船舶进坞后进行。
3、间接式电解海水防海生物装置 间接式电解海水防海生物装置即电解槽式海水防海生物装置，将一部分海水通过过滤器和压力控制器后再送人电解槽内进行电解，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阀箱内。该系统的电解槽，对材质的要求较高，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1*10-6，就不会产生明显的腐蚀。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。
4、间接式电解铜、铝防海生物装置 间接式电解铜、铝防海生物装置的原理图与电解海水装置类似，电解阳极都安装在电解槽内，即电解槽式防海生物装置，是将安装在电解槽内的铜、铝阳极进行电解，电解产生的铜离子和氢氧化铝被进入电解槽的海水输送到海水管路或船舶的海底阀箱内。间接式电解铜铝防海生物装置具有处理量大、耗电量小的特点，可随时更换阳极。
五、防海生物装置的特点
1、电解海水防海生物装置的特点 电解海水防海生物装置具有安全可靠，防污彻底，对环境无污染的特点。但作为其副产品，需要注意安全排放。在电解槽电解海水过程中，必然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。电解海水防海生物装置分为直接式和间接式两种。
2、电解铜铝防海生物装置的特点 电解铜铝海水防海生物装置结构简单，耗电量小，安装方便，无须专人管理，无副产品，但需要定期更换铜、铝阳极。电解铜铝防海生物装置也分为直接式和间接式两种。
3、电解海水和电解铜、铝复合装置的特点 氯一铜、铝复合防海生物装置的基本原理是利用电解海水产生的有效氯及电解铜、铝产生的铜离子共同作用来杀死海生物，其防污染效果比单独使用的总效果大，而且药物使用的体积分数比单独使用的低，对环境的污染小；但总费用比 单独使用任何一种的总费用都要高。
六、综合比较与分析
1、电解海水防海生物技术的防污染效果最好，但需要定期反冲洗，以清除电解槽内的沉积物定期还要对设备进行酸洗，将阳极上的水垢清除掉。间接式电解海水防污染系统，具有操作维修方便，海水处理量大，便于检测等优点。与电解铜、铝装置相比，电解海水防海生物装置的缺点是除了需要定期维护外，一次性投资和耗电量较大在其使用剂量高于1*10-6时对碳钢有腐蚀，为了不污染环境和控制对金属结构的腐蚀影响，需有效控制残余含氯量。
2、电解铜、铝防海生物技术对贝壳类动物较有作用，但对勃液类生物和植物类生物影响较小。电解铜、铝设备工艺流程比较简单，除需定期更换阳极外，不需要专人管理。直接式电解铜、铝防海生物装置可用于海水处理量不大的场合，如，能定期进坞的船只、井口平台等。它具有防污染和防腐蚀的双重效果，不额外占用面积，也无须专人管理，价格比间接式的便宜许多。直接式电解铜、铝装置用在平台上，一般都安装在海水提升泵的套管内，2年左右需提泵更换阳极用在船上的，一般都安裝在海底阀箱内，只有在船的坞修期内才能更换阳极。间接式电解铜、铝装置不具备阴极保护功能，但检测方便，海水处理量大，并可随时更换阳极不受坞修时间的限制。与电解海水装置相比，电解铜、铝防海生物装置的缺点是综合防污效果不如电解海水技术，资源不可再生铜、铝资源，并会破坏海洋生态环境电解铜、铝的产物不可降解。在浅海地区使用电解铜、铝装置不符合来来对环境保护的要求，电解海水装置的化学反应产品，不会污染海洋生态环境，而电解铜、铝的产物却会对海洋生态环境造成破坏。世界上己有一些国家对在海上排放铜等重金属制定了限制标准。
3、防海生物污染装置的选择与海水的处理量密切相关。对电解铜铝防海生物技术，当海水处理量在300m3/h到400m3/h时，主要考虑直接式电解铜、铝设备海水处理量在400m3/h到500m3/h时，主要考虑直接式电解氯、铜、铝复合设备海水处理量在600m3/h到1000m3/h时，主要考虑间接式电解铜、铝设备。对于电解海水防海生物技术，由于直接式电解装置存在检测和维护比较困难的问题，一般不推荐使用，而以间接式为主。当海水处理量在500m3/h时，可考虑采用间接式电解海水设备。
4、费用比较。在海水处理量比较小的情况下，采用电解铜铝防海生物装置的设备与维护费用，比较经济一些。对海水处理量较大的场合，电解海水与电解铜铝装置的设备费用相差不多，但电解铜铝装置的维护费用远大于电解海水装置，所 以，这时多数都选择电解海水防海生物装置。 结束语 虽然防海生物装置在船舶等海上设备中只是一种辅助设备，但它是这些海上设施必不可少的保护神，必须根据海水的处理量和海水的用途以及海况和具体设施的情况，认真进行分析与探讨，以选择出既经济又适用的防海生物装置。
参考文献：
[1]平台防海生物装置的应用中国修船.
[2]石油平台海生物污损的防治方法.
[3]海洋污损生物及其防污北京海洋出版社采用防海生物装置。