一种预防海洋污损生物附着于海水冷却系统的防护方法及其所用药剂与流程

本发明涉及一种预防海洋污损生物附着于海水冷却系统的防护方法及其所用药剂。

背景技术：

1、为应对日益加剧的水资源短缺挑战，沿海地区的火力发电厂等工业用水大户积极采纳海水替代淡水的策略，将其作为解决沿海城市严重缺水问题的关键政策，大力推进海水直接或循环利用等海水综合利用技术的应用。海水综合利用技术在缓解水资源短缺方面取得了显著成效，然而，该技术也面临海水冷却系统中海洋污损生物附着生长的问题，这一问题主要源于海水中存在的以双壳类软体生物为主的海洋污损生物，它们以摄食浮游生物、藻类和吸收水中的有机物质为生存手段，在海水中漂浮，一旦遇到适宜的环境条件，便会在硬质表面上附着并繁殖。

2、海水冷却系统所处的运行环境特别适宜海洋污损生物的附着与繁殖。加之环境污染的加剧、水体浊度的增加以及富营养化现象，这些条件进一步促进了污损生物的生长。若缺乏科学的处理措施，将可能对系统造成严重的破坏。其主要影响包括：首先当海洋污损生物大量附着繁殖时，可能会导致管道堵塞，进而降低水通量；其次对于依赖海水进行热交换的系统而言，水通量的减少将影响热交换效率，导致进出水端的温差降低，极端情况下，严重的堵塞甚至可能引发非计划性的停机事故；还有就是污损生物附着点分泌的黏液对金属具有强烈的腐蚀作用，并且能够加速腐蚀过程，这对系统的安全运行构成了严重威胁。

3、为了解决海洋污损生物在系统附着滋生带来的问题，主要采用机械法、物理法、防污涂料法、化学法和生物法等解决方法。其中，化学法和涂料法属于预防措施，而机械法和物理法则用于去除已附着的污损。化学法作为消除海洋污损生物附着的主要手段，通过通入氯气、电解海水制氯或直接投加化学药剂等方式进行。这些易溶于水的化学药剂能够有效防止海洋污损生物在海水管路系统中的附着和滋生。然而，这些药剂在海水中均匀分布，只有与海水冷却系统表面接触的部分才能发挥防附着作用，因此，在水中余氯含量超过0.5mg/l甚至更高的大剂量使用时能达到一定的效果，但不仅造成了药剂的极大浪费，还可能引发二次环境污染。国家海水排放标准《海水冷却水排放要求gb/t39361-2020》对排放海水中余氯含量提出了不高于0.1mg/l的限制。这对那些采用含氯的氧化性化学药剂以防止海洋污损生物附着的单位提出了新要求，他们必须面临在确保杀灭效果的同时，又要满足排放标准的双重挑战。尤其是在满足余氯排放标准的情况下，防海洋污损生物附着的效果可能会受到影响，这是一个需要重点关注的新风险。

4、为应对海洋污损生物在系统中附着及繁殖所引发的问题，目前主要采取的措施包括机械法、物理法、防污涂料法、化学法以及生物法等。在这些方法中，化学法和涂料法主要起到预防作用，而机械法和物理法则用于清除已经附着的污损生物。化学法作为主要手段，通过注入氯气、电解海水产生氯或直接施用化学药剂等方式实施。这些化学药剂通常易溶解于水，能有效抑制海洋污损生物在海水管路系统中的附着和生长。然而，由于这些药剂在海水中分布均匀，仅与系统表面接触的部分能够发挥其防附着作用，比如当水中余氯含量超过0.5mg/l甚至更高时，可以达到一定的效果，但这种方法不仅导致了药剂的大量浪费，还可能引起二次环境污染。根据海水排放标准《海水冷却水排放要求gb/t39361-2020》的技术要求，排放海水中余氯含量不得超过0.1mg/l。这一标准对使用含氯的氧化性化学药剂以防止海洋污损生物附着的单位提出了新的挑战，他们在确保使用化学药剂有效防止海洋污损生物附着滋生，以保证系统安全运行的同时，同时亦需承担社会责任，确保符合排放标准还应尽到社会责任满足排放标准，这双重要求构成了一个需要特别关注的新风险。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种预防海洋污损生物附着于海水冷却系统的防护方法及其所用药剂，该方法及其所用药剂能有效阻止海洋污损生物在海水冷却系统上的附着与滋生，从而避免引发海水冷却系统的堵塞问题，确保海水冷却系统安全运行。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种预防海洋污损生物附着于海水冷却系统的防护方法，其特征在于包括如下步骤：

3、1)准备新型多管微通道乳化设备；

4、2)准备预防海洋污损生物附着于海水冷却系统的原料试剂；

5、3)制备预防海洋污损生物附着于海水冷却系统的所用药剂：开启新型多管微通道乳化设备中的加热器和超声波探头；

6、原料试剂中的乳化助剂和水，搅拌均匀，得到连续相溶液，通过新型多管微通道乳化设备的第一支管2、第一泵1输入到主管道12内，流速每小时5-20升，温度为40-50℃(通过加热器调节温度)；

7、原料试剂中的(c14-c30)长脂肪链烷基胺、渗透剂和稳定剂按照质量比7:2：1配成混合液a组分分散相溶液，搅拌均匀，通过新型多管微通道乳化设备的第二支管7、第二泵8、第二支管7上第一小孔6输入到主管道12内；流速为每小时0.5-2升；

8、原料试剂中的(c6-c12)短脂肪链烷基胺、剩余的渗透剂和剩余的稳定剂组成的b组分分散相溶液，搅拌均匀，通过第三支管10、第三泵9(高压计量泵)、第三支管10上的第二小孔11输入到主管道12内；流速每小时0.5-2升；

9、每个超声波探头的频率为40khz、功率为30w超声波对主管道12超声辐射作用，主管道12内压力1-2mpa，原料试剂(混合物)在主管道12中流动5-30分钟；连续相溶液和a组分分散相溶液形成微米级乳液；连续相溶液和b组分分散相溶液形成纳米级乳液，经主管道12的出口13排出，得到预防海洋污损生物附着于海水冷却系统的所用药剂；经纳米颗粒检测仪测定，包含两种主要乳液微粒，一种为80-160纳米，另一种为5-50微米；所用药剂具有均匀，稳定，性能优异的特点；

10、4)将预防海洋污损生物附着于海水冷却系统的所用药剂注入到海水冷却系统的管道中，使海水中的所用药剂浓度含量为1-5mg/l(即所用药剂的应用到海水冷却系统中)，每周1-7次、每次加药时长1-12h(加药为加所用药剂)。

11、一种实现上述方法的预防海洋污损生物附着于海水冷却系统的原料试剂，其特征在于主要由烷基胺、渗透剂、乳化助剂、稳定剂和水组成(这些物料通过新型多管微通道乳化设备制备成具有微米和纳米结构的乳液)；各物料所占质量百分比为：烷基胺5-25％、渗透剂1-5％、乳化助剂0.1-2％、稳定剂1-5％，水63％-92.9％；

12、所述的烷基胺主要由含有(c14-c30)长脂肪链烷基胺和(c6-c12)短脂肪链烷基胺组成，其中(c14-c30)长脂肪链烷基胺的质量比占20-60％，(c6-c14)短脂肪链烷基胺的质量比占40-80％。

13、所述的(c14-c30)长脂肪链烷基胺包括n-油基-1,3-丙撑二胺、n-十四烷基-1,3-丙撑二胺、n1-十六基-1,3-丙二胺、n-十八烷基-1,3-丙二胺、n-二十二烷基丙烷-1,3-二胺等中的任意一种或两种以上按任意配比的混合物。

14、所述的(c6-c12)短脂肪链烷基胺包括n-椰油基-1,3-丙撑二胺、n-十二烷基-1,3-丙撑二胺、n-(3-氨基丙基)-n-十二烷基-1,3-丙二胺等中的任意一种或两种以上按任意配比的混合物。

15、所述的渗透剂由饱和或者不饱和碳链脂肪胺聚氧乙烯醚等中的任意一种或两种以上按任意配比的混合物组成。

16、所述的渗透剂包括十八胺聚氧乙烯醚、油胺聚氧乙烯醚、十二胺聚氧乙烯醚、十四烷基聚氧乙烯醚、十六烷基聚氧乙烯醚椰油胺聚氧乙烯醚等中的任意一种或两种以上按任意配比的混合物。

17、所述的乳化助剂包括十二烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸铵等中的任意一种或两种以上按任意配比的混合物。

18、所述的稳定剂包括二甘醇、二丙二醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、2-(甲氨基)乙醇等中的任意一种或两种以上按任意配比的混合物。

19、长期研究表明，烷基胺能轻易吸附在金属表面形成薄膜，它不仅具备卓越的杀菌灭藻和抑制微生物滋生的功能，还能有效剥离生物黏泥，同时具有一定的缓蚀作用，并可进行生物降解。通过利用烷基胺的这些特性，我们可以有效防止生物黏泥等有机营养物质在海水冷却系统表面的沉积，从而剥夺细菌藻类滋生的环境，防止海洋污损生物在海水冷却系统上的附着生长。从经济角度考虑，我们可以将烷基胺制备成微溶于海水的乳液。由于乳液药剂在海水中的非均匀分布和乳液表面张力的作用，使得与海水接触的物体表面药剂浓度较高，从而降低了药剂的使用浓度，减少了烷基胺的使用量。同时，研究还发现，当乳液同时具备纳米和微米结构时，其在防止海洋污损生物附着方面会展现出更卓越的功能。然而，若仅采用常规的乳化方法，即简单地将各种物料混合后进行高速剪切，将难以形成不同粒径大小的乳化液，也就无法实现两种不同粒径乳液在防止海洋污损生物附着方面的协调增效功能。

20、本发明的有益效果在于：1、当烷基胺乳液同时拥有纳米和微米结构时，它能更有效地防止海洋污损生物的附着，从而成功解决了海洋污损生物在海水冷却系统中的滋生和附着问题。该方法及其药剂能有效阻止海洋污损生物在海水冷却系统上的附着与滋生，从而避免引发海水冷却系统的堵塞问题，确保海水冷却系统安全运行。本发明的海水排放完全符合《gb 8978-1996污水综合排放标准》中的相关排放限值，特别是针对海水冷却系统中，由于加入含氯药剂以防止海洋污损生物附着而导致的排水水中余氯超标，无法满足《gb/t 39361-2020海水冷却水的排放标准》的问题，本发明提供了解决方案，确保了海水冷却系统的安全经济运行，同时实现了经济与环保的双重目标。

21、2、本发明通过一种能够同时形成两种不同大小乳液结构的新型多管微通道乳化设备(或称新型多组分乳液形成装置)制备出具有微纳结构的乳液，这不仅降低了成本，还极大地促进了工业化生产的效率。