海水抽水蓄能電站防污方案研究

陳滿，彭鵬，麻建超，劉超，段繼周，黃彥良

（1.南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電有限公司，廣州 510635；2.中國科學(xué)院海洋研究所 海洋環(huán)境腐蝕與生物污損重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266071；3.中國科學(xué)院海洋大科學(xué)研究中心，山東 青島 266071；4.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國家實(shí)驗(yàn)室 海洋腐蝕與防護(hù)開放工作室，山東 青島 266237）

海水抽水蓄能電站是一種解決沿?；蚝u地區(qū)電網(wǎng)高峰、低谷之間供需矛盾的儲(chǔ)能方式，通常以大海作為下水庫，在沿海合適的山地上修建上水庫，利用海水作為流動(dòng)介質(zhì)。與以淡水為介質(zhì)的抽水蓄能電站一樣，海水抽水蓄能電站運(yùn)行靈活，可以與風(fēng)電、太陽能等其他新能源聯(lián)合使用，承擔(dān)靈活調(diào)峰、調(diào)相、調(diào)頻、事故備用等任務(wù)。與陸上淡水抽水蓄能電站相比，海水抽蓄電站不需要建設(shè)下水庫，水量和水位幾乎不受季節(jié)變化、雨季等的影響，有利于發(fā)電水泵水輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行[1-3]。海水抽水蓄能電站雖然具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于海洋環(huán)境的特殊性，存在海水的腐蝕、生物污損、環(huán)境等問題。其中，生物污損問題在淡水抽水蓄能電站中也存在，但與淡水環(huán)境不同的是，海洋中具有更加豐富的海洋生物，其中大部分都可以成為污損生物，豐度也比淡水中高很多，海洋生物污損問題將更嚴(yán)重。近年來淡水抽水蓄能電站中爆發(fā)的淡水殼菜生物污損問題已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注[4-7]。海水抽水蓄能電站的生物污損問題必須要未雨綢繆。

在未經(jīng)任何處理的海洋結(jié)構(gòu)物上很容易被海洋生物附著。與淡水環(huán)境不同，海洋中生物種類多樣、數(shù)量多。目前已知的約4000多種海洋生物都可以成為污損生物，其固著生長(zhǎng)在船殼水線下、海洋石油鉆井平臺(tái)、人工碼頭、養(yǎng)殖網(wǎng)具等各類海洋構(gòu)筑物上，給人類的生活、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)帶來負(fù)面的影響[8]。

海洋污損生物主要分為軟性污損生物（如海綿）和硬性污損生物（如藤壺）。其中給人類生活、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)造成較大危害的主要是營(yíng)固著生活、具有堅(jiān)硬石灰質(zhì)外殼或骨架的硬性污損生物，包括雙殼類軟體動(dòng)物（如貽貝）、無柄蔓足類（如紋藤壺）和苔蘚蟲[9]。通常，污損生物的環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，目前的治理手段尚不能完全進(jìn)行有效控制。文中將對(duì)海水抽水蓄能電站關(guān)鍵部位的污損生物防治對(duì)策進(jìn)行初步探討，以期對(duì)建設(shè)海水抽水蓄能電站和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 生物污損對(duì)海水抽水蓄能電站的危害

海水抽水蓄能電站是一種解決沿海城市或地區(qū)，尤其是海島電力穩(wěn)定的重要手段。然而，藤壺、貽貝、苔蘚蟲等海洋污損生物的幼蟲會(huì)隨海水進(jìn)入循環(huán)水管道系統(tǒng)，附著、生長(zhǎng)、繁殖，形成生物群落，從而產(chǎn)生生物污損危害。目前在運(yùn)轉(zhuǎn)濱海電廠的經(jīng)驗(yàn)表明，嚴(yán)重的生物污損會(huì)縮小管徑，增大流道損失，降低生產(chǎn)效率，甚至?xí)耆枞艿?。附著不牢、脫落的污損生物還會(huì)導(dǎo)致閥門無法關(guān)嚴(yán)甚至阻塞，更為嚴(yán)重的會(huì)損害設(shè)備儀表，引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失[10-12]。此外，生物污損還會(huì)加速金屬的腐蝕。在日本沖繩海水抽水蓄能電站的真機(jī)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，不銹鋼材質(zhì)的轉(zhuǎn)輪、活動(dòng)導(dǎo)葉、頂蓋、以及下環(huán)過流面上都確認(rèn)了點(diǎn)蝕的發(fā)生，同時(shí)發(fā)現(xiàn)在每一個(gè)部件表面都附著有碳酸鈣，并且其上覆蓋有粘液（果凍狀的海洋微生物）[13]。因此，在海水抽水蓄能電站的設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中，海洋生物污損問題需要特別加以注意。

2 海洋污損生物附著過程及其特點(diǎn)

研究表明，海洋生物污損的形成通常要經(jīng)歷一個(gè)較為復(fù)雜的過程。浸沒入海水中的新鮮物體表面首先被粘膜（Condition film）覆蓋，這個(gè)過程通常時(shí)間很短，幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間。粘膜主要由表面物理吸附的蛋白質(zhì)、多糖等有機(jī)大分子組成。隨后，受物體表面粘膜上營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸引，游離在海水中的細(xì)菌等會(huì)不斷粘附到粘膜上生長(zhǎng)，以幾何級(jí)數(shù)的速率不斷繁殖，形成細(xì)菌群落，并不斷分泌胞外多糖，形成初級(jí)生物膜。與此同時(shí)，單細(xì)胞的硅藻等原生物也附著在物體表面，生長(zhǎng)，幾何級(jí)數(shù)繁殖，生物群落組成更加豐富，形成更大的生物膜。同時(shí)，捕獲海洋中漂浮的富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的海泥，形成黏膜（Slime）。接著，海洋中游離的大型污損生物的孢子和幼蟲（如綠藻孢子、藤壺的腺介幼蟲）接近被黏膜所覆蓋的物體表面，發(fā)生如下過程：表面接觸—表面滑動(dòng)—找尋合適位置—分泌粘液增強(qiáng)附著—變態(tài)生長(zhǎng)并固著于浸海物體表面—不斷繁殖生長(zhǎng)擴(kuò)大形成群落，從而導(dǎo)致材料表面的生物污損[14]。

通常，以藤壺為代表的污損生物具有很強(qiáng)的繁殖能力和環(huán)境適應(yīng)能力，能夠適應(yīng)輸水管道中陰暗潮濕、高水流沖刷和低溶解氧的環(huán)境條件。已有研究表明，附著在海水輸送管道內(nèi)壁、攔污柵或過濾網(wǎng)的污損生物主要是濾食性的雙殼類和無柄蔓足類。其中，雙殼類以貽貝為代表。紫貽貝多在北方溫帶海域產(chǎn)生嚴(yán)重危害，而在南方的亞熱帶或熱帶海域則以翡翠貽貝為優(yōu)勢(shì)種。無柄蔓足類主要是各種藤壺，如鐘巨藤壺、致密藤壺、網(wǎng)紋藤壺、象牙藤壺等種類，南北方海域均存在，優(yōu)勢(shì)種類不同而已。管棲多毛類通常是龍介蟲，華美盤管蟲在某些海域是優(yōu)勢(shì)物種。另外，還會(huì)有牡蠣和蛤等種類出現(xiàn)。腔腸動(dòng)物主要是筒螅、藪枝螅以及長(zhǎng)鐘螅，具體種類與地理位置有關(guān)。苔蘚蟲僅在海水管道系統(tǒng)的進(jìn)水口和濾水池或攔污柵等有光照的部位有附著[15-17]。

研究表明，海水流速會(huì)影響污損生物的附著。如海洋污損生物的代表藤壺在流速約為5 m/s時(shí)就會(huì)產(chǎn)生附著，在1～2 m/s時(shí)最容易附著[13]。除了地理位置、海水的流動(dòng)速度，污損生物的種類和數(shù)量還與季節(jié)、海水溫度和鹽度、海水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度、pH值、光照等因素有關(guān)。此外，浸水材料本身的物理化學(xué)性質(zhì)如材料的化學(xué)組成（如含銅合金），材料的表面性能（如表面浸潤(rùn)性、表面自由能）均可對(duì)海洋生物產(chǎn)生一定的影響，從而影響海洋生物的附著[18-20]。

3 海水抽水蓄能電站需要防污的典型部位

海水抽水蓄能電站的基本工作原理如圖1所示。通常，電站以海洋作為下水庫，在地形合適的山體修建上水庫。在電網(wǎng)電力使用不緊張時(shí)，即電能充足時(shí)，可以用富余的電能驅(qū)動(dòng)海水泵或可逆式水泵水輪機(jī)組將下水庫的海水輸送到上水庫儲(chǔ)存起來，即電能轉(zhuǎn)化為水的勢(shì)能。在電網(wǎng)電力使用緊張時(shí)，即電能匱乏時(shí)，利用儲(chǔ)存的高水位海水驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)組發(fā)電，將水的勢(shì)能重新轉(zhuǎn)化為電能。

海水抽水蓄能電站需要防污的部位主要包括疏海水輸水管道（如X70鋼管、混凝土水渠和玻璃纖維增強(qiáng)聚酯管等）、攔污柵或過濾網(wǎng)、閥門、機(jī)組（水輪機(jī)、泵組的管道系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等）、尾水管等[13,21-23]。其中，藤壺、牡蠣等在輸水管道、水泵水輪機(jī)過流面、管道閥門等部件上的附著是導(dǎo)致流道損失、工作效率降低及管路阻塞的重要原因，因此，要特別注意輸送系統(tǒng)中易于形成沉淀的部位及管路，比如彎頭、閥門、尾水管路、機(jī)組的蝸殼等部件。

4 國內(nèi)外生物污損的治理方法

海洋生物污損是人類從事海洋活動(dòng)以來一直面臨的問題，其在全球范圍內(nèi)給人們的海事活動(dòng)造成了各種各樣的危害。人們也對(duì)生物污損開展了廣泛的研究和試驗(yàn)，不斷探索并開發(fā)出了許多治理方法，根據(jù)其作用機(jī)理主要分為物理方法、化學(xué)方法和生物方法。

4.1 物理方法

物理防污方法，一般是指采用物理手段來達(dá)到防除污損生物的目的。主要有人工或機(jī)械清除法、水噴射流法、過濾法、控制水流速度法、超聲波法、光學(xué)方法等[7,24-25]。

人工或機(jī)械清除法通常需要工人借助特制的清除工具，對(duì)附著在船殼或海洋構(gòu)筑物表面上的大型污損生物如藤壺、海草等進(jìn)行鏟除，是一種古老且傳統(tǒng)的防污損生物的方法。隨著時(shí)代的進(jìn)步，也發(fā)展了利用大型機(jī)械（如裝載機(jī)在干船塢清理船殼表面）或水下機(jī)器人進(jìn)行清除。在條件允許時(shí)，也可以先使用淡水使海生物死亡，再進(jìn)行機(jī)械清除。機(jī)械清除的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，對(duì)清除大型污損生物效果好。但這種方法通常要停工停產(chǎn)，而且耗費(fèi)時(shí)間久，經(jīng)濟(jì)性差，并且只能清除，不能防止污損生物的再次附著。此外，在清除過程中，還會(huì)損壞船體或海洋構(gòu)筑物表面，帶來腐蝕等其他問題。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)盡量減少機(jī)械防除方法使用頻率。

水噴射流法是利用高壓水槍噴射出的水射流擊打表面產(chǎn)生的剪切應(yīng)力來清除污損生物。常見用于涂刷有低表面涂料的船殼的清洗，因?yàn)榈捅砻婺芡苛暇哂休^好的延展性，在高壓水流沖擊時(shí)，會(huì)發(fā)生一定的形變，吸收能量而不會(huì)被損壞。此種清除方法具有較好的清除效果，對(duì)涂層的破壞小，但對(duì)設(shè)備要求高，成本較高。

過濾法通常在將海水引入海水輸送管道之前，設(shè)置海水過濾系統(tǒng)，利用過濾系統(tǒng)中的土壤、沙子或過濾網(wǎng)攔截大部分污損生物的蟲卵、孢子、幼蟲等。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、成本低、能夠?yàn)V掉大部分污損生物或其幼蟲等，在一定程度上能抑制污損生物。但過濾法不能 100%地過濾掉所有生物，“漏網(wǎng)”的孢子或幼蟲進(jìn)入管道后會(huì)迅速生長(zhǎng)繁殖，導(dǎo)致生物污損。

控制水流速度法是利用海洋污損生物附著對(duì)水流速度的敏感性，在條件允許的情況下，通過加大管道中水流的速度來達(dá)到防污的目的。此方法的優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)施、成本較低，缺點(diǎn)是應(yīng)用受限，適用于直行且較寬的管道系統(tǒng)，對(duì)彎頭較多或狹窄的管道系統(tǒng)，容易造成堵塞。

超聲波法是利用電子裝置產(chǎn)生一定頻率的超聲波，擾亂污損生物賴以生存的環(huán)境。此方法優(yōu)點(diǎn)是易于實(shí)施，有一定防污效果。然而，制造超聲波通常需要消耗大量的能量，成本高。此外，所用超聲波的頻率對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員、海洋構(gòu)筑物和其他儀器的影響尚需要研究。

光學(xué)方法是利用特定波長(zhǎng)的光來趨避、抑制污損生物幼蟲的附著、生長(zhǎng)或殺死污損生物，達(dá)到防污的目的。采用較多的紫外線，因其能改變某些生物分子的化學(xué)性質(zhì)，從而抑制污損生物的生長(zhǎng)發(fā)育。這一方法的最新研究進(jìn)展是，阿克蘇諾貝爾旗下的海洋涂料公司IP開發(fā)出了基于紫外發(fā)光二極管（UV-LED）的海洋防污體統(tǒng)，該系統(tǒng)將UV-LED與海洋防污涂料融為一體，達(dá)到協(xié)同防污目的。

物理方法具有較好的清除效果，并且對(duì)周圍環(huán)境影響小，但是其往往需要大量的人力物力（如機(jī)械清除法），甚至需要較高的技術(shù)要求（如超聲波法），因此，物理方法不適用于大規(guī)模的污損生物防治。

4.2 化學(xué)方法

化學(xué)防污方法是指利用特定的化學(xué)手段或殺生劑對(duì)污損生物及其幼體進(jìn)行趨避、抑制甚至是毒殺，達(dá)到抑制或完全阻止附著，大大降低附著密度或強(qiáng)度，從而達(dá)到防污的目的?；瘜W(xué)防污方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、高效，是目前工業(yè)及航運(yùn)業(yè)應(yīng)用最廣泛的方法。根據(jù)實(shí)施化學(xué)手段的不同，化學(xué)防污方法主要分為直接加入化學(xué)藥劑法（加藥法）、電解防污法、涂裝防污涂料法和銅合金包覆法。

4.2.1 加藥法

加藥法是指直接向待處理海水中投放一定量單一的或復(fù)配的具有趨避或毒性的化學(xué)物質(zhì)，趨避或抑制污損生物幼體的附著及生長(zhǎng)發(fā)育，或直接殺死游離的或附著的污損生物。加藥法實(shí)施簡(jiǎn)便、效果顯著、見效快，適用于封閉系統(tǒng)、海水循環(huán)管道等的污損生物防治。

一般加藥法采用的化學(xué)物質(zhì)按殺生機(jī)理分為氧化型和非氧化型殺生劑。其中氧化型殺生劑主要有次氯酸鈉溶液、液氯、氯胺、氯氣、二氧化氯、雙氧水、臭氧等；非氧化型殺生劑常見的則有季胺鹽、金屬鹽溶液（如銅離子鹽溶液）、烷芳基胺（如MEXEL 432）等。與液氯等相比，臭氧的殺生作用更強(qiáng)、效率更高、污染小，顯得更有前途[26]。此外，采用非氧化性殺生劑和氧化性殺生劑交替使用在濱海電廠的實(shí)踐中也取得了良好的控制污損生物生長(zhǎng)的效果。

4.2.2 電解防污法

電解防污技術(shù)是指利用特定的電極，通過電化學(xué)方法生成的化學(xué)物質(zhì)來抑制或殺死污損生物及其幼體。電解防污方法操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高、相對(duì)安全可靠。既可適用于濱海電廠的循環(huán)水系統(tǒng)防污，也可應(yīng)用于船舶及海洋平臺(tái)的防污。電解防污法主要分為電解海水防污法和電解重金屬防污法。

電解海水防污法是利用特制的電極（如釕鈦陽極）電解海水產(chǎn)生有效氯，如 HClO-、ClO-、Cl2，這些電解產(chǎn)物對(duì)海洋污損生物或其孢子、幼蟲具有很強(qiáng)的殺傷作用，從而達(dá)到防污的目的。后來發(fā)展的電解涂層的方法是電解海水方法的延伸，在被保護(hù)結(jié)構(gòu)表面涂覆一層導(dǎo)電涂料，然后在涂層上施加微弱的電流，涂層表面附近的海水電解，形成10 μm厚的次氯酸根離子層，抑制海洋污損生物的附著[27]。但電解涂層的方法應(yīng)用受限，目前實(shí)踐中廣泛應(yīng)用的還是電解海水的方法。

電解重金屬防污法是利用電解產(chǎn)生的重金屬離子（主要是銅離子）對(duì)海洋污損生物的細(xì)胞毒性達(dá)到防污的目的。目前，電解銅-鋁（鐵）防污技術(shù)和電解氯-銅防污技術(shù)是電解重金屬防污法常用的兩種技術(shù)。其中，電解銅-鋁防污技術(shù)的原理是：在電解槽中，同時(shí)施加直流電給銅陽極和鋁陽極，銅陽極電解生成有毒的銅離子（殺生劑），鋁陽極電解生成三價(jià)的鋁離子，與海水中的氫氧根離子形成氫氧化鋁絮凝物，作為銅離子的載體，起到緩釋的作用。而電解氯-銅防污技術(shù)的陽極是由金屬銅和析氯活性陽極組成，當(dāng)電流通過陽極時(shí)，銅陽極表面生成銅離子，而析氯活性陽極電解生成氯氣，與陽極表面的海水作用產(chǎn)生次氯酸根離子，兩種有毒物質(zhì)協(xié)同作用，增強(qiáng)防污效果。

電解重金屬的優(yōu)點(diǎn)是投資小、運(yùn)行成本低、安裝簡(jiǎn)單；其缺點(diǎn)是產(chǎn)生重金屬離子，對(duì)海水環(huán)境污染較大。

4.2.3 涂裝防污涂料法

涂裝防污涂料法是指在海洋構(gòu)筑物（如船殼）與海水接觸的表面上涂裝防污涂料的一種方法。目前，防污涂料主要分為兩大類：一類是含防污劑（化學(xué)毒性物質(zhì)）的防污涂料；另一類是不含防污劑的污損釋放涂料。其中，含防污劑的防污涂料主要依靠有毒的防污劑緩慢釋放到海水中，抑制海洋污損生物附著和生長(zhǎng)，達(dá)到防污目的。污損釋放涂料具有光滑、低表面能、低彈性模量的表面，其本身不防污，海洋污損生物可以在其表面生長(zhǎng)，但附著不牢固，在外界作用力或水流剪切作用下，很容易從涂層表面去除掉。

涂裝防污涂料的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便、成本低、維護(hù)周期長(zhǎng)、應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是構(gòu)成防污涂料的大多數(shù)樹脂降解慢，會(huì)導(dǎo)致海洋微塑料污染；有毒防污劑會(huì)對(duì)非目標(biāo)生物造成威脅，破壞海洋生態(tài)環(huán)境。

隨著研究的深入和科技的發(fā)展，近年來，生物可降解樹脂、海水中快速降解防污劑和新型無毒防污涂料不斷涌現(xiàn)。

4.2.4 銅合金包覆法

利用銅或銅合金在海水中緩慢腐蝕以及銅離子對(duì)海洋污損生物的細(xì)胞毒性，將銅或銅合金制成薄片或篩網(wǎng)，覆于被保護(hù)物體的表面，通過銅或銅合金在海水中的緩慢溶解、不斷釋放有毒的銅離子，從而達(dá)到抑制海洋污損生物附著的目的。

4.3 生物方法

生物防污方法是指利用自然界中的生物活性物質(zhì)來防止海洋污損生物附著的一種方法。一般地，自然界中具有防污活性的天然化合物主要包括：無機(jī)酸、有機(jī)酸、大環(huán)內(nèi)酯類、萜類、酚類、甾醇類和吲哚類等。人們已從海洋生物和陸地生物中提取到了一系列具有防污活性的天然化合物，初步研究結(jié)果表明，這些化合物具有良好的防污活性[28]。其中，海洋細(xì)菌、海綿、柳珊瑚、石莼、牡丹皮、辣椒、苦楝樹等都進(jìn)行了較深入的研究。天然產(chǎn)物來源廣泛，可自然分解，不會(huì)導(dǎo)致生物富集是其優(yōu)點(diǎn)，但是，其大批量生產(chǎn)問題、在涂料中長(zhǎng)久保持活性以及在海水中緩釋的問題目前尚沒有解決好。因此，基于天然活性物質(zhì)的生物防污法尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。

5 海洋污損生物防除對(duì)策

5.1 水工建筑物的防污防護(hù)

海水抽水蓄能電站的主要水工建筑物包括上水庫、輸水系統(tǒng)、廠房以及尾水渠等結(jié)構(gòu)。其中，需要進(jìn)行防污防護(hù)的部位主要是上下水庫的進(jìn)出水口、壓力管道、尾水渠[29]。

對(duì)于上水庫的進(jìn)水口（海水抽入上水庫），可以采取耐污合金和涂刷防污涂料結(jié)合的方法，同時(shí)配合管道的電解海水防污，期望達(dá)到較好的防污效果。對(duì)于上水庫的出水口（海水流出上水庫），應(yīng)設(shè)計(jì)攔污柵或過濾網(wǎng)，同時(shí)增設(shè)二次濾網(wǎng)。因?yàn)榇謹(jǐn)r污柵的柵條間距通常較寬（如50 mm），只能清除水流中粗大的污物、集中污物和漂浮物，而旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)因自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，容易出現(xiàn)噴射系統(tǒng)出力不夠、密封不嚴(yán)等問題，導(dǎo)致垃圾進(jìn)入凈側(cè)。因此，在做好粗?jǐn)r污柵、旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)選用耐污材料、涂刷防污涂料和電解海水防污等工作后，為了達(dá)到更好的防污效果和更長(zhǎng)久的檢修期，建議增設(shè)二次濾網(wǎng)[30]。

對(duì)于壓力管道，一般采用鋼管作為海水的輸水管道，材質(zhì)通常采用 X70管線鋼。同時(shí)，考慮到海水腐蝕的影響，通常會(huì)做防腐處理，常常采用防腐涂料和陰極保護(hù)措施。但這些防腐措施不會(huì)阻止生物的附著，因此，也要考慮其防污問題。

對(duì)于大管徑大流量的管道，在經(jīng)防腐涂料處理過的鋼管上，涂刷防污涂料通常比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用。目前的無錫長(zhǎng)效自拋光防污涂料已經(jīng)廣泛應(yīng)用在海洋船舶的防污處理上，通過調(diào)節(jié)涂料的自拋光速率以及所含防污劑的滲出速率，自拋光防污涂料可以達(dá)到5年以上的防污效果[31]。與船舶不同的是，海水抽水蓄能電站管道中海水的流速可能沒有船舶的速度快，還有就是抽蓄是間歇性工作，會(huì)出現(xiàn)干濕交替。海水雖然經(jīng)過攔污柵或過濾網(wǎng)，但是仍然會(huì)含有泥沙，海水在管道中的流動(dòng)會(huì)對(duì)管壁有一定的沖刷作用。防污劑的過度排放也會(huì)影響海洋環(huán)境以及非目標(biāo)生物等。因此，在設(shè)計(jì)海水抽水蓄能電站管道自拋光防污涂料配方時(shí)，要充分考慮耐干濕交替、耐沖刷、防污劑的滲出等因素。此外，污損釋放型防污涂料（也叫低表面能防污涂料）技術(shù)正受到各個(gè)國家的重視，如將其涂刷于管道內(nèi)壁，不僅海洋污損生物很難附著，而且水流的作用力還可以使附著不牢的生物脫落。為了達(dá)到綠色環(huán)保、高效的防污，需要綜合采用電化學(xué)的防污技術(shù)。通過電解海水或電解重金屬，借助產(chǎn)生的次氯酸鹽或重金屬離子，達(dá)到防除污損生物、降低防污劑使用量和保護(hù)海洋環(huán)境的目的。電解防污方法操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高、相對(duì)安全可靠，配合防污涂料使用，可以達(dá)到良好的協(xié)同防污的效果。其中，電解海水法所取得原料是源源不斷的海水，便于長(zhǎng)期投資和管理，產(chǎn)生的次氯酸鹽可以隨海水的流動(dòng)到達(dá)管道內(nèi)的各個(gè)部位，有效地殺死污損生物或其幼蟲。

對(duì)于小管徑小流量的技術(shù)供水系統(tǒng)，如各種儀表接管。涂刷防污涂料往往是不現(xiàn)實(shí)的，這就需要首先從選材上選擇耐污性強(qiáng)的材料，比如青銅等含銅的合金。另一方面，也可以從設(shè)計(jì)上考慮，采取易于更換的設(shè)計(jì)方案。次之，采用電化學(xué)防污方法或其他物理的方法如超聲波法等，但要綜合考慮成本、施工等的可操作性。

另外，適當(dāng)提高海水的流速也能一定程度上達(dá)到降低污損生物附著的效果，這是因?yàn)槲蹞p生物的幼蟲的附著對(duì)流速有一定的要求。如華美盤管蟲幼蟲僅在海水流速為1.7～9.1 cm/s 的范圍內(nèi)能夠附著，而多室草苔蟲則擴(kuò)至53.0 cm/s，最適宜藤壺幼蟲附著的流速為10.6 cm/s[16,32]。因此，設(shè)計(jì)時(shí)選擇合適的海水流速在一定程度上可減輕或避免海洋污損生物的附著。

尾水渠通常采取鋼筋混凝土水渠，采用涂刷有機(jī)防污涂料的方法可取得較好的防污效果。

5.2 水泵水輪機(jī)組的防污防護(hù)

由于海洋生物的多樣性和海洋環(huán)境的復(fù)雜性，海水水泵水輪機(jī)的生物附著問題一直困擾著人們。由于機(jī)組系統(tǒng)管道較多，且多彎頭和縫隙，蝸殼空間狹小，這些部件都較容易形成沉淀，發(fā)生生物污損。同時(shí)，流經(jīng)這些部件的海水流速較大，且多湍流，摩擦較大，因此，機(jī)組不適合涂刷有機(jī)防污涂料，因?yàn)橛袡C(jī)防污涂料的附著強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度都經(jīng)不起如此高強(qiáng)度的海水沖刷和磨蝕。為了達(dá)到較好的防污效果，多種防污方法結(jié)合使用往往比單一方法更為有效，海水泵水輪機(jī)的防污應(yīng)該優(yōu)先采用電化學(xué)方法和化學(xué)加藥法，同時(shí)在成本控制允許的條件下，配合選用有一定耐污性能的材料（如含銅合金）制作相應(yīng)的部件。不過，這些方法的可行性均需要通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究來驗(yàn)證。

5.3 其他部位的防污

對(duì)于引水管、進(jìn)水口的攔污柵或過濾網(wǎng)，通常位于水深約20～50 m的海底，此處陽光較少，溶解氧也較少，海水比較干凈，海洋污損生物理論上會(huì)比較少。此處的防污可以從材料的選材角度出發(fā)，選擇耐污的銅合金等，另外結(jié)合涂刷防污涂料的方法。

對(duì)于涂料易磨損或沖刷的地方，如閥門、閘槽等，可采用耐污銅合金（如青銅）和電解防污、熱處理技術(shù)[33]、使用化學(xué)藥劑等方法相結(jié)合進(jìn)行綜合防污。

需要說明的是，對(duì)于這些易于發(fā)生污損的部件，采取合理的設(shè)計(jì)方案和及時(shí)有效的機(jī)械清除或人工清污也是有必要的。

6 結(jié)論

1）海水電站循環(huán)水系統(tǒng)的大型污損生物主要是貽貝為代表的雙殼類、藤壺為代表的無柄蔓足類和華美盤管蟲為代表的管棲多毛類，附著行為則與地理位置、海水介質(zhì)的流速、材料本身的性質(zhì)等有關(guān)。

2）大管徑大流量的管道內(nèi)的污損生物可以采用控制海水流速、涂裝自拋光防污涂料和低表面能防污涂料，并采用電化學(xué)技術(shù)增強(qiáng)防污。

3）小管徑小流量的管道、不容易涂刷防污涂料的部件以及防污涂料易脫落的部件（如閥門），可以采用選材（如含銅合金）、電化學(xué)技術(shù)、熱水法以及超聲波法等進(jìn)行綜合防污處理。

4）海洋環(huán)境復(fù)雜，生物物種多樣，考慮到每種生物均具備獨(dú)特的生物學(xué)特性，未來的工作不僅要側(cè)重防污技術(shù)的開發(fā)，還應(yīng)對(duì)海洋污損生物展開調(diào)查，了解其種類分析鑒定、群落結(jié)構(gòu)特征、優(yōu)勢(shì)種的附著特點(diǎn)，更應(yīng)對(duì)污損生物幼蟲的附著機(jī)理展開系統(tǒng)的研究。加強(qiáng)物理、化學(xué)、生物、材料、環(huán)境、工程等學(xué)科的交叉和滲透，開發(fā)更為高效環(huán)保的防污體系。