超声波防治海生物的技术分析与应用

　　0　引言

　　海上平台、浮式生产储存卸货装置(FloatingProduction　Storage　& Offloading，简称FPSO)、舰船及港口的海水管线都会受到海洋附着生物的严重污染。根据大多数学者的观点，当一种材料或物体浸入海水中后，单细胞的污损物如硅藻等会附着在其表面上，快速繁殖形成一层薄的粘膜。随后，海洋中游动生物的幼虫和孢子接近粘膜的表面而繁殖生长，从而导致材料的生物污损[1]。这些海生物经常堵塞海水管道、海水滤器和冷却器等设备的进口，使海水管道的有效直径缩小，影响海水流量及降低热交换效率，导致成本加大和能源浪费[2]。

　　针对海生物对海水管线系统的严重危害，人们研究了许多防治海生物的方法。目前较为成熟且广泛应用的方法有3种：电解海水防污法，即采用次氯酸钠防污法;电解铜、铝防污法;电解海水和电解铜、铝联合防污法[2]。以上这些方法利用电解产生有效氯和有毒的金属离子杀死海生物，需要消耗和定期更换电极，同时随着时间的推移有毒的氯和金属离子势必给海洋环境造成一定的毒害，进而给人类的健康造成间接危害。超声波防治海生物的方法避免了上述防治方法对环境造成的危害。

　　1　超声波防治海生物的技术原理和系统组成

　　通常情况下将频率高于20kHz的声波称为超声波。应用超声波的两种性质进行海生物的防治。

　　1.1利用超声波的振动性质

　　波在物体里传播的速度等于频率与波长的乘积，由于波在同一种物质中传播的速度是一定的，所以频率不同，波长也就不同。另外，波在物体里传播始终都存在着衰减，传播的距离越远，能量衰减也就越多。

　　利用上述波的振动性质设计一套防海生 物系统[3-4]。该系统由超声波发生器以及安装在海水柜、管道和过滤器上的许多传感器和连接电缆组成，传感器通过焊接在所需位置上的1.27cm(1/2英寸)不锈钢接箍与管道(容器等)紧密接触。安装在管道表面的传感器向管道表面发射频率为20～25kHz的超声波，形成抗海生物的环境，防止海生物附着生长而堵塞海水管线和设备。通常情况下，单个传感器的功率有50W、100W、200W几种类型。通过实验研究，该系统采用200W的传感器，可以减少海水冷却管路系统中80%～90%的海生物附着和沉积，其连接示意如图1所示。

　　该系统的主要优点是传感器不与海水接触，接箍焊接在海水柜与管道上，不需钻孔，系统的安装可以在航行中的船舶上进行，不影响海水柜和管路的正常使用;没有周期性更换的备件，维护费用和功耗低;无复杂的电解设备，同时也不产生对海洋环境和海生物有毒的金属离子，仅产生非破坏性的高频振动传导，属于纯物理防海生物;可广泛应用于海上平台、FPSO、舰船、使用海水冷却的滨海电厂、使用海水的消防泵等场合。