浅谈船舶防海生物装置MGPS的原理与选择

浅谈船舶防海生物装置MGPS的原理与选择

【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，海水有如下反应：

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。