防海生物裝置原理和布置

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「船海人」

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昨晚看了一個科幻電影，講某鑽井平台在暴風雨中和基地失去聯繫後，船員遭遇不明爬行生物襲擊，連續喪生，然而自始至終電影就沒給出這個怪獸完整的寫真，對我這種喜歡魔幻，怪獸的科幻電影迷來說，真是一種折磨。電影情節同樣漏洞百出，本來抱著順便看看電影中如何展示鑽井平台上布置，船員生活情況，結果更加失望，果然，網上評分很低，只有5.9分。

顯然，這種善於背後襲擊的變態生物，只有奧特曼喜歡。船員在船舶營運中，恐難遭遇這種大型爬行動物，但是免不了會受微小生物折磨。

船舶如同人，也需要喝水，才能保持組織技能。船舶管路如同血管，特別是海水系統，直接與舷外相同，取之不竭用之不盡的海水，源源不斷為船舶提供冷卻介質，壓載重量，消防滅火水源等，作為與大海相通的海底門，濾器等，在使用時，海水中的浮游生物也不斷引入船內，這些微小生物附著在海水系統中，並不斷沉積在管路和附件的內表面，造成管徑變細，影響海水流動，造成冷卻器換熱效率低，淡水系統得不到有效冷卻，燃油消耗增加，極端情況下，可能堵塞，濾器，管路，影響船舶安全，這些沉積和聚集的微生物如同人的血管中的血脂，有百害而無一利。

針對這種情況，船上專門安裝了防海生物裝置，用於防止和消滅這種浮游生物的聚集。主流的防海生物裝置有兩種方式。學過高一化學的同學應該知道，自來水消毒通過在水中添加次氯酸鈉，次氯酸根具有較強的氧化性，因而可以通過這種方式消滅海水中微生物，這是第一種方法，即電解海水法，現在的某些類型的壓載水處理裝置也有利用類似原理（使用活性物質法）；另外一種方法就是電解銅鋁或銅鐵電極法。

1. 電解海水法

海水中最不缺的就是氯化鈉，通過電解海水，生成的次氯酸，據某些廠家資料的介紹，海水中這種有效氯在0.2ppm到0.5ppm，就可以把船舶正常營運吸入的海水中的浮游生物。高於0.5ppm就可能對管系和設備造成腐蝕。這種方法有兩種形式：

直接式：即電解陽極直接安裝在海水濾器或海水管路或船舶的海底門中，以海水管道本身作為陰極，利用海水構成迴路，電解產生的有效氯直接混合在海水中。直接式電解海水防海生物裝置具有結構簡單、安裝方便、成本低的特點，還能使管道得到一定的陰極保護，但維修不便。

間接式：也稱為電解槽式海水防海生物裝置，一部分海水通過濾器和壓力控制器後，再送入電解槽內進行電解，電解後含有效氯的海水經輸送管道，再送到海水管路或船舶的海底門內。該系統的電解槽，對材質的要求較高，但它受到的腐蝕較嚴重。電解槽式電解海水防海生物裝置具有處理量大、操作和維修方便的特點。在電解槽電解海水過程中，會產生氫氧化鎂和碳酸鈣等電解副產物，大多數的電解副產物都會隨海水一起排走，但在系統運行一段較長時間後，部分副產物可能附著或聚集在電解槽內部，阻塞電解槽，且其在陽極上結垢，會造成電極燒毀，故使用中必須定期對陽極進行酸洗。下圖為KC公司的電解槽式MGPS系統。

這兩種方式的共同缺點是生成了副產品氫氣，需要注意系統的防爆和定期排放。

2. 電解銅鋁或銅鐵電極法

其原理是通過銅陽極在海水中電解，產生微量銅離子，鋁或鐵陽極電解後生成少量氫氧化鋁或氫氧化鐵絮狀物，海水帶著這種高黏性的絮狀物從系統中通過時，絮狀物就散布開來，粘在海生物幼蟲可能棲生的海水流得較緩慢的區域，慢慢地這些絮狀物附著在海水管系內壁上，在整個系統中形成一層很薄的保護層，從而防止海生物附著及海水腐蝕的雙重作用。雖然銅離子儘管濃度很低，但是2ppm就足以防止浮游生物沉積和繁殖。這種方法也有兩種形式，直接式和間接式。

直接式電解銅、鋁防海生物裝置，將電解陽極直接安裝在海水管路或船舶的海底門內，電解產生的銅離子和氫氧化鋁直接混合在海水中。

這種形式在船上是最常見的，直接式電解銅、鋁裝置具有結構簡單、安裝方便、成本低等特點，不需要專門的擺放空間，但更換陽極不便，且海水處理量小。如果將直接式電解銅、鋁防海生物裝置安裝在船舶的海底門內，更換陽極需在船舶進塢後進行。

鑒於直接安裝在海底門的形式，更換不方便，所以就有間接式安裝法。例如安裝在濾器上，或者採用海水槽。這樣在更換時，只需要關閉海底門即可，但是機艙需要有足夠的空間。考慮到直接式海水處理能力有限，大型船舶推薦使用間接式。而對於諸如FPSO這種不適合用進船塢檢驗的船舶，基本上都採用間接式的海水槽。

引申思考：

既然電解海水容易出現強氧化的氯超標，銅鋁電極產生的重金屬銅直接排到海里，會產生污染，有些國家限制在內海排放含銅的重金屬，因此又出現了一種超聲波防海生物裝置，讀者們應該注意到，電解法，超聲波法等類似的原理後來都部分用於或全部用於壓載水處理裝置。這種新穎的防海生物裝置當前在海洋工程應用較多。

超聲波在液體中產生數以萬計的微小氣泡。當聲壓達到一定值時，氣泡迅速增大，然後突然閉合。並在氣泡閉合時產生衝擊波，在其周圍產生上千個大氣壓，在局部產生高溫。在這種連續不斷產生的瞬間高壓和高溫強烈衝擊下，使海生物的附著物迅速剝落並擊碎生物的表皮細胞，抑制海生物的生長，從而達到防海生物的目的。

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