河湖水污染治理造流曝氣組合式生態浮床施工技術

李傳瑋

金湖水利建設工程有限公司 江蘇 淮安 211600

隨著社會和經濟的發展，水環境污染問題加劇，對水體生態環境造成了極大的破壞。傳統的污水處理模式會導致水體富營養化，不利于生態平衡，已經滿足不了時代發展的要求[1-2]。而生態浮床作為一種綠色環保的地表水環境治理技術，不僅具有良好的水質凈化性能，還具有較高的景觀價值，因而在富營養化河湖水體修復及黑臭水體治理中均有廣泛的應用[3-4]。然而，傳統的生態浮床受到本身構造的限制，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生較大偏移等，這在一定程度上限制了生態浮床技術的應用及推廣[5-6]。

針對以上問題，本文提出了造流曝氣組合式生態浮床施工技術。造流曝氣組合式生態浮床結合了生態浮床、水流動和曝氣系統，可以在污水處理和水質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浮床上，水流動也有助于氧氣的混合和分布，提高了生態系統的養分去除效率。通過設置復合曝氣增氧系統，利用太陽能供電，使帶曝氣頭的曝氣橫管和可上下移動的葉輪同步工作，進一步增加水中溶解氧含量，促進植物根系微生物對水中有機污染物的降解。

1 工程概況

某2023年度農村生態河道建設項目，需對43條河道實施生態河道建設工程，整治河道總長為86.43km，工程實施中采用了造流曝氣組合式生態浮床施工技術，施工中存在的技術難點如下：

（1）工廠化預制生產后的浮床結構單元需要在運輸和現場安裝過程中進行尺寸控制和質量控制，需要嚴格的監督和管理，以確保結構單元的準確性。

（2）浮床框體組拼：浮床使用廢舊輪胎作為浮床床體，由多層復合結構組成，需要準確組裝和連接，以確保浮床的穩定性。需要技術人員的熟練操作和精確的調整，尤其是涉及到可調支撐立柱的連接和高度調節。

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

（4）浮床安裝：將復合式生態浮床安裝至牛腿支架上需要協調吊車、機械和船只，而且在安裝過程中水位和水量會發生變化，導致浮床的精確安裝成為一個難題。

2 技術原理及特點

2.1 技術原理

采用復合式生態浮床框體+泡沫混凝土灌芯廢舊輪胎的組合生態浮床結構，通過設置可調支撐立柱，調節底層、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留種植槽栽培浮床植物，種植盆上設置肥料滲透孔，供給植物生長所需的養料，輪胎上安裝篩網，固定植物和肥料；浮床上設置復合曝氣增氧系統，利用太陽能供電，使帶曝氣頭的曝氣橫管和可上下移動的葉輪同步工作，進一步增加水中溶解氧含量，促進植物根系微生物對水中有機污染物的降解；組拼完成后的生態浮床采用懸挑式浮床固定系統，護岸兩側設置懸挑支架，浮床與支架上帶限位板的固定柱連接，以此實現浮床整體隨水位和水量的變化進行上下動態移動。河湖水污染治理造流曝氣組合式生態浮床施工結構示意圖如圖1所示。

圖1 河湖水污染治理造流曝氣組合式生態浮床施工結構示意圖

2.2 技術特點

（1）采用可調復合式生態浮床框體結構+泡沫混凝土灌芯廢舊輪胎浮床體系，降低了浮床成本，同時設置三層浮床種植不同類型的植物，加強了植物對深層水體的凈化能力。

（2）設置復合曝氣增氧系統，利用太陽能供電，使帶曝氣頭的曝氣橫管和可上下移動的葉輪同步工作，進一步增加水中溶解氧含量，促進植物根系微生物對水中有機污染物的降解。

（3）采用懸挑式浮床固定系統，護岸兩側設置懸挑支架，浮床與支架上帶限位板的固定柱連接，實現浮床整體隨水位和水量的變化進行上下動態移動。

3 工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

河湖水污染治理造流曝氣組合式生態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浮床施工工藝流程圖

3.2 操作要點

3.2.1 施工準備

施工之前，建立健全消防、保安等組織機構和有關的規章制度。為了保證人材機的順利進場，運輸通道要正常通行。盡快組織工程技術人員熟悉、研究所有技術文件和圖紙，并對本工程進行實地勘察，方便后續生態浮床施工和施工技術交底。

3.2.2 浮床結構單元預制

生態浮床所需的浮床框體結構、浮床床體結構等均采用工廠化預制生產后運輸至施工場地，根據設計要求對結構單元進行尺寸控制及質量控制，運輸至現場后分類整理堆放，并在施工場地周圍進行生態浮床的拼接與安裝。

3.2.3 浮床框體組拼

浮床由三層復合結構組成，每層浮床框體由輕質混凝土泡沫預制塊組成，其上均勻設置若干第二透水孔，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支撐立柱連接固定，底部設置底板加強浮床整體連接；可調支撐立柱的固定套筒上設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個角落，相鄰兩個固定套筒上通過螺紋連接拉伸套筒，利用拉伸套筒調節浮床的高度。浮床框體組拼后如圖3所示。

圖3 浮床框體組拼后結構示意圖

3.2.4 浮床床體組拼

廢舊輪胎作為浮床床體，設置在輕質混凝土泡沫預制塊上方，中間灌注泡沫混凝土并預留植物種植槽；種植槽上設置植物種植盆，在內殼種植浮床植物，外殼與內殼間設置肥料儲存通道，利用內殼壁上設置的滲透孔流到內殼里面，供給植物生長所需的養料；廢舊輪胎上下兩側安裝篩網前，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留的種植槽內；植物栽培完畢后，在輪胎上下兩側均設置篩網，起到固定植物和肥料的作用；在輕質混凝土泡沫預制塊上對稱設置定位板，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，強化生態浮床對水體的治理能力。浮床床體組拼后如圖4所示。

圖4 浮床床體組拼后結構示意圖

3.2.5 復合曝氣增氧系統施工

復合曝氣增氧系統利用太陽能供電運行，四塊太陽能板對稱設置在頂層浮床的中心，通過L形支撐架固定在浮床上方；太陽能板上設置充電桿與蓄電池連接，蓄電池下方設置連接桿分別與曝氣泵和防水保護盒連接供電；曝氣泵分別與4根曝氣豎管連接，曝氣橫管設置在底層和中間層浮床的下方，其上均勻布設若干曝氣頭充氧；在頂層浮床前后兩側對稱布置防水保護盒，防水保護盒頂端設置繩索收集盒；繩索收集盒頂部焊接吊環，與定滑輪上設置的掛鉤連接，牽拉繩固定在定滑輪上，一端與轉動軸連接，轉動軸與葉輪軸連接，葉輪軸與葉輪連接；另一端穿過通孔并設置拉環，利用牽拉繩調節葉輪的豎向位置，通過葉輪的轉動進一步增加水中溶解氧的含量。太能能板的現場組裝如圖5所示。

圖5 太陽能板組裝

3.2.6 懸挑支架施工

根據施工要求對護岸進行水下控制測量，并根據施工圖紙對牛腿支架進行定位。牛腿支架預先在場地周圍拼裝完成后，施工人員將牛腿支架固定在護岸上。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。懸挑支架安裝結構如圖6所示。

圖6 懸挑支架安裝結構示意圖

3.2.7 浮床安裝

組拼完成后的復合式生態浮床，采用人工與機械相結合的形式安裝至牛腿支架上。通過在河湖水岸邊設置吊車吊裝浮床，吊機穿過浮床上預留的吊裝孔；河湖水面上設置船只安排操作人員確保生態浮床精確落位，使浮床底板左右兩側預留的孔穿過固定柱，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。生態浮床安裝結束后，在固定住頂部焊接頂部限位板，以此實現浮床整體隨水位和水量的變化進行動態的上下移動。浮床完工后效果如圖7所示。

圖7 浮床安裝完成后現場效果圖

3.2.8 浮床維護與養護

根據植物的生長和開花特性對植物進行合理灌溉；在雨水缺少的季節，每天的淋水量要稍大于該種類該規格的蒸騰量；加強日常巡查，清理浮床垃圾，檢查浮床運行情況；做好病蟲害的防治工作，及時清理挺水植物、浮水植物及沉水植物的死苗；及時適當補充植物的肥料，促進植物生長。

4 結語

針對傳統的污水處理模式和生態浮床存在的問題，本文基于某生態河道建設工程項目，對該類工程施工技術加以研究：

（1）采用可調復合式生態浮床框體結構+泡沫混凝土灌芯廢舊輪胎浮床體系，降低了浮床成本，同時設置三層浮床種植不同類型的植物，有效加強了植物對深層水體的凈化能力。在浮床上設置復合曝氣增氧系統，利用太陽能供電，使帶曝氣頭的曝氣橫管和可上下移動的葉輪同步工作，進一步增加水中溶解氧含量，促進植物根系微生物對水中有機污染物的降解。采用懸挑式浮床固定系統，護岸兩側設置懸挑支架，浮床與支架上帶限位板的固定柱連接，實現浮床整體隨水位和水量的變化進行上下動態移動。

（2）本技術與同類河湖水污染治理造流曝氣組合式生態浮床施工方式相比，工序間可配合同時進行，提高施工效率，可綜合節約造價約11%，可實現在較低造價的前提下，達到節約資源、減少能耗，實現低碳環保的效果，具有較好的經濟效益。

（3）本技術進行了大量技術創新，應用成熟可靠，具有先進性，有效地控制了施工質量，更具有節能和環保的特點。本工藝操作簡單，投入成本小，生產效益大，勞動生產力進一步提高，促進工程先進技術不斷提高，具有顯著的社會效益。