河湖水污染治理造流曝氣組合式生態(tài)浮床施工技術(shù)

李傳瑋

金湖水利建設(shè)工程有限公司 江蘇 淮安 211600

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水環(huán)境污染問題加劇，對水體生態(tài)環(huán)境造成了極大的破壞。傳統(tǒng)的污水處理模式會(huì)導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，不利于生態(tài)平衡，已經(jīng)滿足不了時(shí)代發(fā)展的要求[1-2]。而生態(tài)浮床作為一種綠色環(huán)保的地表水環(huán)境治理技術(shù)，不僅具有良好的水質(zhì)凈化性能，還具有較高的景觀價(jià)值，因而在富營養(yǎng)化河湖水體修復(fù)及黑臭水體治理中均有廣泛的應(yīng)用[3-4]。然而，傳統(tǒng)的生態(tài)浮床受到本身構(gòu)造的限制，也存在著一些問題，比如：處于浮床表層的浮床植物對于深層水體的凈化能力有限；河湖水溶解氧不足抑制了浮床植物根系微生物對水中有機(jī)污染物的降解；浮床固定方式單一，易隨河湖水水位及水量的變化發(fā)生較大偏移等，這在一定程度上限制了生態(tài)浮床技術(shù)的應(yīng)用及推廣[5-6]。

針對以上問題，本文提出了造流曝氣組合式生態(tài)浮床施工技術(shù)。造流曝氣組合式生態(tài)浮床結(jié)合了生態(tài)浮床、水流動(dòng)和曝氣系統(tǒng)，可以在污水處理和水質(zhì)凈化方面提供更高的效率。水流的引入有助于將污染物更好地輸送到生態(tài)浮床上，水流動(dòng)也有助于氧氣的混合和分布，提高了生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分去除效率。通過設(shè)置復(fù)合曝氣增氧系統(tǒng)，利用太陽能供電，使帶曝氣頭的曝氣橫管和可上下移動(dòng)的葉輪同步工作，進(jìn)一步增加水中溶解氧含量，促進(jìn)植物根系微生物對水中有機(jī)污染物的降解。

1 工程概況

某2023年度農(nóng)村生態(tài)河道建設(shè)項(xiàng)目，需對43條河道實(shí)施生態(tài)河道建設(shè)工程，整治河道總長為86.43km，工程實(shí)施中采用了造流曝氣組合式生態(tài)浮床施工技術(shù)，施工中存在的技術(shù)難點(diǎn)如下：

（1）工廠化預(yù)制生產(chǎn)后的浮床結(jié)構(gòu)單元需要在運(yùn)輸和現(xiàn)場安裝過程中進(jìn)行尺寸控制和質(zhì)量控制，需要嚴(yán)格的監(jiān)督和管理，以確保結(jié)構(gòu)單元的準(zhǔn)確性。

（2）浮床框體組拼：浮床使用廢舊輪胎作為浮床床體，由多層復(fù)合結(jié)構(gòu)組成，需要準(zhǔn)確組裝和連接，以確保浮床的穩(wěn)定性。需要技術(shù)人員的熟練操作和精確的調(diào)整，尤其是涉及到可調(diào)支撐立柱的連接和高度調(diào)節(jié)。

（3）懸挑支架施工需要在水下進(jìn)行控制測量和安裝支撐結(jié)構(gòu)，要保證支架的穩(wěn)定性和精確的定位是一種挑戰(zhàn)。

（4）浮床安裝：將復(fù)合式生態(tài)浮床安裝至牛腿支架上需要協(xié)調(diào)吊車、機(jī)械和船只，而且在安裝過程中水位和水量會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致浮床的精確安裝成為一個(gè)難題。

2 技術(shù)原理及特點(diǎn)

2.1 技術(shù)原理

采用復(fù)合式生態(tài)浮床框體+泡沫混凝土灌芯廢舊輪胎的組合生態(tài)浮床結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置可調(diào)支撐立柱，調(diào)節(jié)底層、中間及頂層浮床的高度；通過在廢舊輪胎中間灌注泡沫混凝土并預(yù)留種植槽栽培浮床植物，種植盆上設(shè)置肥料滲透孔，供給植物生長所需的養(yǎng)料，輪胎上安裝篩網(wǎng)，固定植物和肥料；浮床上設(shè)置復(fù)合曝氣增氧系統(tǒng)，利用太陽能供電，使帶曝氣頭的曝氣橫管和可上下移動(dòng)的葉輪同步工作，進(jìn)一步增加水中溶解氧含量，促進(jìn)植物根系微生物對水中有機(jī)污染物的降解；組拼完成后的生態(tài)浮床采用懸挑式浮床固定系統(tǒng)，護(hù)岸兩側(cè)設(shè)置懸挑支架，浮床與支架上帶限位板的固定柱連接，以此實(shí)現(xiàn)浮床整體隨水位和水量的變化進(jìn)行上下動(dòng)態(tài)移動(dòng)。河湖水污染治理造流曝氣組合式生態(tài)浮床施工結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 河湖水污染治理造流曝氣組合式生態(tài)浮床施工結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

（1）采用可調(diào)復(fù)合式生態(tài)浮床框體結(jié)構(gòu)+泡沫混凝土灌芯廢舊輪胎浮床體系，降低了浮床成本，同時(shí)設(shè)置三層浮床種植不同類型的植物，加強(qiáng)了植物對深層水體的凈化能力。

（2）設(shè)置復(fù)合曝氣增氧系統(tǒng)，利用太陽能供電，使帶曝氣頭的曝氣橫管和可上下移動(dòng)的葉輪同步工作，進(jìn)一步增加水中溶解氧含量，促進(jìn)植物根系微生物對水中有機(jī)污染物的降解。

（3）采用懸挑式浮床固定系統(tǒng)，護(hù)岸兩側(cè)設(shè)置懸挑支架，浮床與支架上帶限位板的固定柱連接，實(shí)現(xiàn)浮床整體隨水位和水量的變化進(jìn)行上下動(dòng)態(tài)移動(dòng)。

3 工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

河湖水污染治理造流曝氣組合式生態(tài)浮床施工工藝流程如圖2所示。

圖2 河湖水污染治理造流曝氣組合式生態(tài)浮床施工工藝流程圖

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 施工準(zhǔn)備

施工之前，建立健全消防、保安等組織機(jī)構(gòu)和有關(guān)的規(guī)章制度。為了保證人材機(jī)的順利進(jìn)場，運(yùn)輸通道要正常通行。盡快組織工程技術(shù)人員熟悉、研究所有技術(shù)文件和圖紙，并對本工程進(jìn)行實(shí)地勘察，方便后續(xù)生態(tài)浮床施工和施工技術(shù)交底。

3.2.2 浮床結(jié)構(gòu)單元預(yù)制

生態(tài)浮床所需的浮床框體結(jié)構(gòu)、浮床床體結(jié)構(gòu)等均采用工廠化預(yù)制生產(chǎn)后運(yùn)輸至施工場地，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行尺寸控制及質(zhì)量控制，運(yùn)輸至現(xiàn)場后分類整理堆放，并在施工場地周圍進(jìn)行生態(tài)浮床的拼接與安裝。

3.2.3 浮床框體組拼

浮床由三層復(fù)合結(jié)構(gòu)組成，每層浮床框體由輕質(zhì)混凝土泡沫預(yù)制塊組成，其上均勻設(shè)置若干第二透水孔，方便植物的根系生長到水中；底層浮床種植沉水植物，中間浮床種植浮水植物，頂層浮床種植挺水植物；相鄰每層浮床間通過可調(diào)支撐立柱連接固定，底部設(shè)置底板加強(qiáng)浮床整體連接；可調(diào)支撐立柱的固定套筒上設(shè)置固定孔通過螺栓與每層浮床連接，并安裝在每層浮床的4個(gè)角落，相鄰兩個(gè)固定套筒上通過螺紋連接拉伸套筒，利用拉伸套筒調(diào)節(jié)浮床的高度。浮床框體組拼后如圖3所示。

圖3 浮床框體組拼后結(jié)構(gòu)示意圖

3.2.4 浮床床體組拼

廢舊輪胎作為浮床床體，設(shè)置在輕質(zhì)混凝土泡沫預(yù)制塊上方，中間灌注泡沫混凝土并預(yù)留植物種植槽；種植槽上設(shè)置植物種植盆，在內(nèi)殼種植浮床植物，外殼與內(nèi)殼間設(shè)置肥料儲(chǔ)存通道，利用內(nèi)殼壁上設(shè)置的滲透孔流到內(nèi)殼里面，供給植物生長所需的養(yǎng)料；廢舊輪胎上下兩側(cè)安裝篩網(wǎng)前，分別將種有沉水植物、浮水植物及挺水植物的種植盆置于廢舊輪胎中心預(yù)留的種植槽內(nèi)；植物栽培完畢后，在輪胎上下兩側(cè)均設(shè)置篩網(wǎng)，起到固定植物和肥料的作用；在輕質(zhì)混凝土泡沫預(yù)制塊上對稱設(shè)置定位板，通過螺栓將廢舊輪胎整體與浮床框體固定；種植盆底部設(shè)置第一透水孔與浮床框體上的第二透水孔貫通，便于植物根系生長到水中，強(qiáng)化生態(tài)浮床對水體的治理能力。浮床床體組拼后如圖4所示。

圖4 浮床床體組拼后結(jié)構(gòu)示意圖

3.2.5 復(fù)合曝氣增氧系統(tǒng)施工

復(fù)合曝氣增氧系統(tǒng)利用太陽能供電運(yùn)行，四塊太陽能板對稱設(shè)置在頂層浮床的中心，通過L形支撐架固定在浮床上方；太陽能板上設(shè)置充電桿與蓄電池連接，蓄電池下方設(shè)置連接桿分別與曝氣泵和防水保護(hù)盒連接供電；曝氣泵分別與4根曝氣豎管連接，曝氣橫管設(shè)置在底層和中間層浮床的下方，其上均勻布設(shè)若干曝氣頭充氧；在頂層浮床前后兩側(cè)對稱布置防水保護(hù)盒，防水保護(hù)盒頂端設(shè)置繩索收集盒；繩索收集盒頂部焊接吊環(huán)，與定滑輪上設(shè)置的掛鉤連接，牽拉繩固定在定滑輪上，一端與轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接，轉(zhuǎn)動(dòng)軸與葉輪軸連接，葉輪軸與葉輪連接；另一端穿過通孔并設(shè)置拉環(huán)，利用牽拉繩調(diào)節(jié)葉輪的豎向位置，通過葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)一步增加水中溶解氧的含量。太能能板的現(xiàn)場組裝如圖5所示。

圖5 太陽能板組裝

3.2.6 懸挑支架施工

根據(jù)施工要求對護(hù)岸進(jìn)行水下控制測量，并根據(jù)施工圖紙對牛腿支架進(jìn)行定位。牛腿支架預(yù)先在場地周圍拼裝完成后，施工人員將牛腿支架固定在護(hù)岸上。牛腿支架安裝完成后，施工人員在其上方利用螺栓安裝壓板，并壓板上方焊接帶有底部限位板的固定柱。懸挑支架安裝結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 懸挑支架安裝結(jié)構(gòu)示意圖

3.2.7 浮床安裝

組拼完成后的復(fù)合式生態(tài)浮床，采用人工與機(jī)械相結(jié)合的形式安裝至牛腿支架上。通過在河湖水岸邊設(shè)置吊車吊裝浮床，吊機(jī)穿過浮床上預(yù)留的吊裝孔；河湖水面上設(shè)置船只安排操作人員確保生態(tài)浮床精確落位，使浮床底板左右兩側(cè)預(yù)留的孔穿過固定柱，該孔的直徑要略微大于固定柱的外徑，小于頂部限位板和底部限位板的直徑。生態(tài)浮床安裝結(jié)束后，在固定住頂部焊接頂部限位板，以此實(shí)現(xiàn)浮床整體隨水位和水量的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)的上下移動(dòng)。浮床完工后效果如圖7所示。

圖7 浮床安裝完成后現(xiàn)場效果圖

3.2.8 浮床維護(hù)與養(yǎng)護(hù)

根據(jù)植物的生長和開花特性對植物進(jìn)行合理灌溉；在雨水缺少的季節(jié)，每天的淋水量要稍大于該種類該規(guī)格的蒸騰量；加強(qiáng)日常巡查，清理浮床垃圾，檢查浮床運(yùn)行情況；做好病蟲害的防治工作，及時(shí)清理挺水植物、浮水植物及沉水植物的死苗；及時(shí)適當(dāng)補(bǔ)充植物的肥料，促進(jìn)植物生長。

4 結(jié)語

針對傳統(tǒng)的污水處理模式和生態(tài)浮床存在的問題，本文基于某生態(tài)河道建設(shè)工程項(xiàng)目，對該類工程施工技術(shù)加以研究：

（1）采用可調(diào)復(fù)合式生態(tài)浮床框體結(jié)構(gòu)+泡沫混凝土灌芯廢舊輪胎浮床體系，降低了浮床成本，同時(shí)設(shè)置三層浮床種植不同類型的植物，有效加強(qiáng)了植物對深層水體的凈化能力。在浮床上設(shè)置復(fù)合曝氣增氧系統(tǒng)，利用太陽能供電，使帶曝氣頭的曝氣橫管和可上下移動(dòng)的葉輪同步工作，進(jìn)一步增加水中溶解氧含量，促進(jìn)植物根系微生物對水中有機(jī)污染物的降解。采用懸挑式浮床固定系統(tǒng)，護(hù)岸兩側(cè)設(shè)置懸挑支架，浮床與支架上帶限位板的固定柱連接，實(shí)現(xiàn)浮床整體隨水位和水量的變化進(jìn)行上下動(dòng)態(tài)移動(dòng)。

（2）本技術(shù)與同類河湖水污染治理造流曝氣組合式生態(tài)浮床施工方式相比，工序間可配合同時(shí)進(jìn)行，提高施工效率，可綜合節(jié)約造價(jià)約11%，可實(shí)現(xiàn)在較低造價(jià)的前提下，達(dá)到節(jié)約資源、減少能耗，實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保的效果，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）本技術(shù)進(jìn)行了大量技術(shù)創(chuàng)新，應(yīng)用成熟可靠，具有先進(jìn)性，有效地控制了施工質(zhì)量，更具有節(jié)能和環(huán)保的特點(diǎn)。本工藝操作簡單，投入成本小，生產(chǎn)效益大，勞動(dòng)生產(chǎn)力進(jìn)一步提高，促進(jìn)工程先進(jìn)技術(shù)不斷提高，具有顯著的社會(huì)效益。