[发明专利]减少海洋生物粘垢的方法

说明书

本发明涉及减少海洋生物粘垢的方法。

一些海上或岸上利用海水的设施，如海水淡化工厂，用海水生产氧化镁或象电站等中的用海水作为冷却水的冷却系统。在这些设施中，需将大量海水输入设施内，这就不可避免地会在系统中产生一种或二种形式的粘垢，即由于大的生物体和微生物体的附着物使系统的管道壁上产生海洋生物粘垢。若忽视这种生物粘垢的沉积，就可能导致阻碍甚至阻塞管道系统。而停机清除它们既费时又费钱。此外，还有一种所谓侵蚀性粘垢，它使系统管路表面本身与海水中的物质起反应，导致该表面产生积垢或直接被剥蚀。与微生物的生物粘垢密切相关的这两种形式的粘垢几乎不可免地导致生成侵蚀性粘垢，这是一种通常所知的微生物引起的侵蚀现象。

类似的问题也存在于船上的海水系统、船壳及与海水长期接触的钻油平台等海上结构物上。

上述的粘垢构成了一个重要的经济问题，据估算，目前由于粘垢而造成的下述一系列麻烦带来的经济损失在世界上仅石油化工行业就超过了1.4×10¹²美元：由于增加了过水摩擦阻力而带来的能量损失；由于增加了热阻，需提供更多的热传导设备的表面面积以补偿热损失；由于粘垢而提早更换部件；由于停机而造成的动力和产量的损失；在热交换器及与其相关的装置这类部件中，由于侵蚀而产生安全事故，为消除这种事故而采取的措施。

为减轻结成海洋生物粘垢的程度，公知的措施是在设施的海水输入口、船的冷却系统海水输入口或在处于海水中的结构物表面设置通以直流电流的铜电极，以此向海水释放出对海洋粘垢生物体有毒的铜离子。但是，微小的生物粘垢生物体能产生具有一定免疫性能的抗毒性外膜，电极材料本身也会逐渐损耗。

本发明的目的在于：提供一种更有效地减少海水系统、船壳、海上平台的外表面和其它海上设施上的海洋生物粘垢和与此相关的侵蚀性粘垢的方法。

本发明的关于防止与海水接触的结构物上生成海洋生物粘垢的方法包括：同时向海水释放铜离子和氯离子，来产生对潜在的海洋生物粘垢的生物体有害的环境。

同时释放铜离子和氯离子的效果，在于它们以意外的协同方式产生了毒杀海洋生物的效果，这种效果大大高于可以想得到的分别使用铜离子和氯离子时的效果。

最好是在海水中结构物上关键地方设置适当的电极，例如在海水系统的入口处或间隔地分布在结构物表面上，通过给电极施加适当的电流，来释放铜离子和氯离子。

本发明方法的另一种方案，即一种防止与海水接触的结构物上生成海洋生物粘垢及与其相关的侵蚀性粘垢的方法；是在海水中结构物上关键部位设置电极，在两个电极间通上直流和交流电来向结构物周围或结构物内部的海水可控地释放所需量的铜离子和氯离子，来造成对潜在的海洋生物粘垢的生物体有害的环境。

此外，最好有同时释放铝离子的第三电极，这样可大大提高海水的碱性，从而进一步增强铜离子和氯离子的毒杀作用。微生物能产生外膜来抵抗海水的酸性，或抵抗铜等污染物，然而对碱性却十分敏感。在系统内部或设施周围保证一定高的碱性，能大大增强铜离子和氯离子共同作用的效果。

调节直流电流产生的电场，以破坏生物的沉积状态，但不使之达到足以杀死生物的强度。在这样的一般电流强度可确信在神经/肌肉界面上有足够的作用电位破坏作用来帮助防止生物体粘附在系统的壁上。甚至能使生物体对同时出现的铜离子和氯离子的毒杀作用更为敏感。

本发明中用于电流产生装置上的电极可选用下列有用的材料：如释放铜离子的铜或砷铜、释放氯离子的镀铂钛及当需要时用来释放铝离子的铝。在单纯的直流电系统中，可控地将直流电流通过每个电极，以最小的电极腐蚀释放出所需的铜离子和氯离子。在直/交流共同作用系统中，将直/交流电流通过铜电极而将直流电流通过镀铂钛电极和铝电极，这样，就可通过向铜电极施加较高的交流电流来达到电击效果，而施加较低的直流电流来释放铜离子，这时，随着可予测的电极腐蚀，产生对海洋生物最大的破坏作用，而施加在电极上的上述电流要低于使用在单纯直流系统中的电流，这样就大大延长了电极工作寿命。只要注意控制电流，电极仅产生很少的氢气和氯气，这种气体在如海水系统这类设施中积累到相当的程度时，会产生危险。

在电极间形成的电场会产生具有一定密度的电流，其值取决于电极型式、形状、施加的电流值、由海水含盐度决定的电阻和电极间距。这种作用据信是使海洋粘垢生物体敏感，使海洋生物对释放于海水中的铜和氯离子的共同作用更为敏感，以此加强了毒杀作用。虽然难以定量描述上述作用的效果，但可以确信，在生物体的神经和肌肉界面上有作用电位的破坏作用，从而减弱了生物体粘附到海水系统壁上的能力。