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旋表面的動物、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、造船工業的發展，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，僅經過l-2個月的時間，就可能在船舶殼體、海水冷卻系統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，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行清理工作，有時設備儀表損壞，轉動部件失靈，造成嚴重的事故，給人們帶來巨大的經濟損失。

　　二、防污處理技術

　　防止海生物附著的方法，人們經過科學研究，總結出以下十幾種，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、各種有機物化合物，其作用是靠毒料不斷從漆膜中滲出，在結構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體內蛋白質的作用，可達到防污的目的。

　　2．向海水中大量添加毒料

　　毒料主要是液態氯、漂白粉等。利用這些物質的強氧化性，造成有機物質氧化，海生物機體被破壞，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，利用特種電極通人直流電．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，目前應用最多的是電解銅及其含金，其方法是在海水液面以下安裝專門制作的銅陽極以及配套的鋁陽極或鐵陽極，以被保護的金屬構筑物為陰極，通入小量直流電，電解出銅離子、鋁離子、鐵離子；銅離子有毒性，能減小動物性生物的附著量，起到防污的作用,Al(OH)2絮狀物粘附在管道上，起到一定的陰極保護作用。

　　5．人工或機械清除法

　　這是對已經附轉了生物的結構物所采取的措施，通常是利用正常停機期間，進行非作業線人工或機械清除，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、砂料等的過濾作用，濾去海生物幼卵、孢子、幼蟲等，避免了海生物在海水輸送系統內生長。

　　7． 加熱法

　　是向已經附著了海生物的海水輸送系統內通入熱水或熱堿水)，當溫度達到50℃時持續半小時．即可殺死附著物，然后用大量海水沖洗管道，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，必須及時清理。

　　10. 采用防污襯料制作結構物

　　根據結構物的性能要求，選用適用的金屬或合金結構物．利用結構物本身具有的毒性，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.提高浸海物體的運動速度

　　靜止的浸海物污損最嚴重，試驗表明，在結構物表面的海水流速達2.9—8.5海里/h，所有的動物污損都受到一定的影響，當速度達到1海里/h時，藻類的附著就受到了影響。

　　12．臭氨法

　　近幾年來耐化學處理深度開發的同時，一種在觀念_=芏具有更新意義的臭氧法冷卻水處理技術正在國外興起。人們已經發現，在冷卻水中通入臭氧，不僅能殺滅水中的細菌、細菌，還可以抑制或消除結垢。控制設備腐蝕，且無需加任何化學藥品，調節PH值、不排污、不污染環境、操作費用低，固此越來越受人們關注。

　　與氯相比，臭氧除具有更強的廣譜殺生作用外，還有比氯更快的殺生速度。研究結果表明，臭氧的殺菌速度比氯快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而且擴散透入細胞壁的速度比氯快，因此，自然比氯具有更大的殺生力。實踐證明，用臭氧處理工業用水毋需再輔以非氧化型殺生劑．也就免除污染環境之憂。

　　由此可見，臭氧法不僅在技術上可行，而且也很經濟。但需指出．臭氧處理法尚處于開發階段，其作用機理并不十分清楚．技術上還有待進一步完善，能否取代化學方法也難預言，但作為一種獨特的冷卻水處理方法還是有生命力的，應結合我國的具體情況對之開發利用。

　　13．其它防污方法

　　超聲波防污是使用電子振蕩器驅動聲發射裝置，造成附著物難以生存的環境；紫外線防污是利用2537×10-10m紫外光能改變某些分子的化學鍵，長期或周期地開關光能發射裝置可達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、特定的環境下使用，其應用范圍很有限。

　　三、防污方法比較

　　由于所要防除的附著生物是多種多樣的，而且環境條件、海中結構物或海水流經設備都是很不相同的，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

　　這是一種應用范圍最廣，又不需要管理的防污手段，隨著科學技術的不斷發展，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構物，該法最為適宜，且一次投資少，船殼防污幾乎全部應用涂料。

　　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．反復涂刷費用高。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，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，或者根本無法進行。④ 可能會造成局部環境污染；特別是在海中固定的結構物或大型管道的海水定點排放處，困毒料常年定點釋放，會造成局部海水污染 ⑤ 毒料有一定的浪費：在某些地區，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仍然不斷地釋放出來。

　　關于防污漆的使用，國際上已有些限制協議，如有機錫類防污漆，禁止在游艇和魚網箱上使用，也限制在遠洋貨輪和水下結構物上涂刷。

　　2．施加液氯

　　這也是曾經廣泛使用的防污方法，它可以采用季節性連續大劑量投放，適合于管道防污。防污范圍廣，可保證海水流經之處全部不長海生物。

　　該法有以下不足：① 不安全：液態氯的貯存運輸危險性大。② 日常管理復雜；對于液態氯的貯存、運輸、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、液態氯貯罐等。④運行費用高：每年用于購買、運輸、貯存液態氯的費用是很可觀的 ⑤ 液態氯的毒害作用：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，產生的氯和次氯酸根是強氧化劑，對海生物具有毒性可殺死海生物，達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；

　　陽極反應:  2Cl-→Cl2+2e         (1)

　　40H-→O2+ 2H2O+ 4e (2)

　　陰極反應: 2H2O+2e→2OH-+H2      (3)

　　陰陽兩極產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，現在已廣泛應用于英、美、日、加拿大、意大利、俄等國，應用范圍主要是海水管道及海水冷卻系統，特點是：① 安全可靠：海水的電解是在密閉的管道中進行的，對操作人員的健康無影響。②Et常管理方便：操作簡單，設計合理，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行一次維修 ③經濟性：所用原料是取之不盡的海水，一次投資長期有效，日常生產只須花費一些電力，3-5年內定期更換一次極板；可根據季節變化和海生物附著情況，經濟合理地使用設備，不會造成浪費。① 防污范圍廣：和加氯法相同，可以做到整個海水系統全面防污。⑤ 環境無污染：控制排出海水中有效氯的濃度是很低的，不會造成對環境和魚類的危害。

　　缺點是：① 一次性投資大：需要建立制氯車間，購置制氯設備等。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，運行費用低，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(一般設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，以更換消耗完的陽極，給使用該法防污造成一點麻煩。目前還未見到在使用大量海水的工程中應用該方法的報導，這恐怕是由于銅的用量畢竟可觀，而定點長期排放還要考慮到環境污染，更換陽極有一定困難等。

　　5．其它方法

　　人工或機械清除、加熱、封閉、利用淡水等法都不同程度的應用，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的防污更為方便可行，現已在許多國家得到廣泛應用：日本有數百臺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ENGLHARD SYSTEMS生產的海水電解次氯酸鈉發生器大量地應用于大型船舶中；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應用到船舶和平臺上。

　　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備。氯-銅陽極防污系統由英國菲爾德大學所屬咨詢公司研制的，被稱為BFCC系統，認為該系統代表了現代的防污技術水平”。

　　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，產生協同效應，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，鈦涂釕銥，鈦涂鉑、氧化釕、氧化鈀等。

　　電解防污具體過程是：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，電解鋁陽極產生Al(OH)2，A(OH)2包封著釋放出來的銅，隨海水流動從被保護系統中通過，它具有很高的粘性，會散布開來而進入海生物很可能棲生冉白海水流動較緩慢的區域，而且鋁電極系統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散，增加濃差極化使腐蝕速度減緩的作用。這樣可以同時達到防污、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，引起有效鹽分的變化，又由于海水中雜質的緣故，實際的耗電量要比理論上的多幾倍。因此設計實用裝置時，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，還有一些要領須注意：目前電解海水電解池中電極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：

　　①
 在海水主水管上安裝電極叫直接式；

　　②   將部分海水分流，或者是采取適當的方法，進行電解海水，并將含有很濃的電解產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：海水中浮游物將導致電極破損，大容量設備的配線費用高，雜散電流對周圍的影響等，使用時應注意。

　　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，故而當有象Mg(OH)2這樣的陰極產物分離出來時，應采用隔膜式。采用這種方法的缺點是：電解槽的結構較復雜，設備費用高。然而，采用無隔膜式的缺點是；電解槽中的副產品難以利用，但其有結構簡單、設備費用便宜、維修方便等優點。