河湖水污染治理造流曝气组合式生态浮床施工技术

李传玮

金湖水利建设工程有限公司 江苏 淮安 211600

随着社会和经济的发展，水环境污染问题加剧，对水体生态环境造成了极大的破坏。传统的污水处理模式会导致水体富营养化，不利于生态平衡，已经满足不了时代发展的要求[1-2]。而生态浮床作为一种绿色环保的地表水环境治理技术，不仅具有良好的水质净化性能，还具有较高的景观价值，因而在富营养化河湖水体修复及黑臭水体治理中均有广泛的应用[3-4]。然而，传统的生态浮床受到本身构造的限制，也存在着一些问题，比如：处于浮床表层的浮床植物对于深层水体的净化能力有限；河湖水溶解氧不足抑制了浮床植物根系微生物对水中有机污染物的降解；浮床固定方式单一，易随河湖水水位及水量的变化发生较大偏移等，这在一定程度上限制了生态浮床技术的应用及推广[5-6]。

针对以上问题，本文提出了造流曝气组合式生态浮床施工技术。造流曝气组合式生态浮床结合了生态浮床、水流动和曝气系统，可以在污水处理和水质净化方面提供更高的效率。水流的引入有助于将污染物更好地输送到生态浮床上，水流动也有助于氧气的混合和分布，提高了生态系统的养分去除效率。通过设置复合曝气增氧系统，利用太阳能供电，使带曝气头的曝气横管和可上下移动的叶轮同步工作，进一步增加水中溶解氧含量，促进植物根系微生物对水中有机污染物的降解。

1 工程概况

某2023年度农村生态河道建设项目，需对43条河道实施生态河道建设工程，整治河道总长为86.43km，工程实施中采用了造流曝气组合式生态浮床施工技术，施工中存在的技术难点如下：

（1）工厂化预制生产后的浮床结构单元需要在运输和现场安装过程中进行尺寸控制和质量控制，需要严格的监督和管理，以确保结构单元的准确性。

（2）浮床框体组拼：浮床使用废旧轮胎作为浮床床体，由多层复合结构组成，需要准确组装和连接，以确保浮床的稳定性。需要技术人员的熟练操作和精确的调整，尤其是涉及到可调支撑立柱的连接和高度调节。

（3）悬挑支架施工需要在水下进行控制测量和安装支撑结构，要保证支架的稳定性和精确的定位是一种挑战。

（4）浮床安装：将复合式生态浮床安装至牛腿支架上需要协调吊车、机械和船只，而且在安装过程中水位和水量会发生变化，导致浮床的精确安装成为一个难题。

2 技术原理及特点

2.1 技术原理

采用复合式生态浮床框体+泡沫混凝土灌芯废旧轮胎的组合生态浮床结构，通过设置可调支撑立柱，调节底层、中间及顶层浮床的高度；通过在废旧轮胎中间灌注泡沫混凝土并预留种植槽栽培浮床植物，种植盆上设置肥料渗透孔，供给植物生长所需的养料，轮胎上安装筛网，固定植物和肥料；浮床上设置复合曝气增氧系统，利用太阳能供电，使带曝气头的曝气横管和可上下移动的叶轮同步工作，进一步增加水中溶解氧含量，促进植物根系微生物对水中有机污染物的降解；组拼完成后的生态浮床采用悬挑式浮床固定系统，护岸两侧设置悬挑支架，浮床与支架上带限位板的固定柱连接，以此实现浮床整体随水位和水量的变化进行上下动态移动。河湖水污染治理造流曝气组合式生态浮床施工结构示意图如图1所示。

图1 河湖水污染治理造流曝气组合式生态浮床施工结构示意图

2.2 技术特点

（1）采用可调复合式生态浮床框体结构+泡沫混凝土灌芯废旧轮胎浮床体系，降低了浮床成本，同时设置三层浮床种植不同类型的植物，加强了植物对深层水体的净化能力。

（2）设置复合曝气增氧系统，利用太阳能供电，使带曝气头的曝气横管和可上下移动的叶轮同步工作，进一步增加水中溶解氧含量，促进植物根系微生物对水中有机污染物的降解。

（3）采用悬挑式浮床固定系统，护岸两侧设置悬挑支架，浮床与支架上带限位板的固定柱连接，实现浮床整体随水位和水量的变化进行上下动态移动。

3 工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

河湖水污染治理造流曝气组合式生态浮床施工工艺流程如图2所示。

图2 河湖水污染治理造流曝气组合式生态浮床施工工艺流程图

3.2 操作要点

3.2.1 施工准备

施工之前，建立健全消防、保安等组织机构和有关的规章制度。为了保证人材机的顺利进场，运输通道要正常通行。尽快组织工程技术人员熟悉、研究所有技术文件和图纸，并对本工程进行实地勘察，方便后续生态浮床施工和施工技术交底。

3.2.2 浮床结构单元预制

生态浮床所需的浮床框体结构、浮床床体结构等均采用工厂化预制生产后运输至施工场地，根据设计要求对结构单元进行尺寸控制及质量控制，运输至现场后分类整理堆放，并在施工场地周围进行生态浮床的拼接与安装。

3.2.3 浮床框体组拼

浮床由三层复合结构组成，每层浮床框体由轻质混凝土泡沫预制块组成，其上均匀设置若干第二透水孔，方便植物的根系生长到水中；底层浮床种植沉水植物，中间浮床种植浮水植物，顶层浮床种植挺水植物；相邻每层浮床间通过可调支撑立柱连接固定，底部设置底板加强浮床整体连接；可调支撑立柱的固定套筒上设置固定孔通过螺栓与每层浮床连接，并安装在每层浮床的4个角落，相邻两个固定套筒上通过螺纹连接拉伸套筒，利用拉伸套筒调节浮床的高度。浮床框体组拼后如图3所示。

图3 浮床框体组拼后结构示意图

3.2.4 浮床床体组拼

废旧轮胎作为浮床床体，设置在轻质混凝土泡沫预制块上方，中间灌注泡沫混凝土并预留植物种植槽；种植槽上设置植物种植盆，在内壳种植浮床植物，外壳与内壳间设置肥料储存通道，利用内壳壁上设置的渗透孔流到内壳里面，供给植物生长所需的养料；废旧轮胎上下两侧安装筛网前，分别将种有沉水植物、浮水植物及挺水植物的种植盆置于废旧轮胎中心预留的种植槽内；植物栽培完毕后，在轮胎上下两侧均设置筛网，起到固定植物和肥料的作用；在轻质混凝土泡沫预制块上对称设置定位板，通过螺栓将废旧轮胎整体与浮床框体固定；种植盆底部设置第一透水孔与浮床框体上的第二透水孔贯通，便于植物根系生长到水中，强化生态浮床对水体的治理能力。浮床床体组拼后如图4所示。

图4 浮床床体组拼后结构示意图

3.2.5 复合曝气增氧系统施工

复合曝气增氧系统利用太阳能供电运行，四块太阳能板对称设置在顶层浮床的中心，通过L形支撑架固定在浮床上方；太阳能板上设置充电杆与蓄电池连接，蓄电池下方设置连接杆分别与曝气泵和防水保护盒连接供电；曝气泵分别与4根曝气竖管连接，曝气横管设置在底层和中间层浮床的下方，其上均匀布设若干曝气头充氧；在顶层浮床前后两侧对称布置防水保护盒，防水保护盒顶端设置绳索收集盒；绳索收集盒顶部焊接吊环，与定滑轮上设置的挂钩连接，牵拉绳固定在定滑轮上，一端与转动轴连接，转动轴与叶轮轴连接，叶轮轴与叶轮连接；另一端穿过通孔并设置拉环，利用牵拉绳调节叶轮的竖向位置，通过叶轮的转动进一步增加水中溶解氧的含量。太能能板的现场组装如图5所示。

图5 太阳能板组装

3.2.6 悬挑支架施工

根据施工要求对护岸进行水下控制测量，并根据施工图纸对牛腿支架进行定位。牛腿支架预先在场地周围拼装完成后，施工人员将牛腿支架固定在护岸上。牛腿支架安装完成后，施工人员在其上方利用螺栓安装压板，并压板上方焊接带有底部限位板的固定柱。悬挑支架安装结构如图6所示。

图6 悬挑支架安装结构示意图

3.2.7 浮床安装

组拼完成后的复合式生态浮床，采用人工与机械相结合的形式安装至牛腿支架上。通过在河湖水岸边设置吊车吊装浮床，吊机穿过浮床上预留的吊装孔；河湖水面上设置船只安排操作人员确保生态浮床精确落位，使浮床底板左右两侧预留的孔穿过固定柱，该孔的直径要略微大于固定柱的外径，小于顶部限位板和底部限位板的直径。生态浮床安装结束后，在固定住顶部焊接顶部限位板，以此实现浮床整体随水位和水量的变化进行动态的上下移动。浮床完工后效果如图7所示。

图7 浮床安装完成后现场效果图

3.2.8 浮床维护与养护

根据植物的生长和开花特性对植物进行合理灌溉；在雨水缺少的季节，每天的淋水量要稍大于该种类该规格的蒸腾量；加强日常巡查，清理浮床垃圾，检查浮床运行情况；做好病虫害的防治工作，及时清理挺水植物、浮水植物及沉水植物的死苗；及时适当补充植物的肥料，促进植物生长。

4 结语

针对传统的污水处理模式和生态浮床存在的问题，本文基于某生态河道建设工程项目，对该类工程施工技术加以研究：

（1）采用可调复合式生态浮床框体结构+泡沫混凝土灌芯废旧轮胎浮床体系，降低了浮床成本，同时设置三层浮床种植不同类型的植物，有效加强了植物对深层水体的净化能力。在浮床上设置复合曝气增氧系统，利用太阳能供电，使带曝气头的曝气横管和可上下移动的叶轮同步工作，进一步增加水中溶解氧含量，促进植物根系微生物对水中有机污染物的降解。采用悬挑式浮床固定系统，护岸两侧设置悬挑支架，浮床与支架上带限位板的固定柱连接，实现浮床整体随水位和水量的变化进行上下动态移动。

（2）本技术与同类河湖水污染治理造流曝气组合式生态浮床施工方式相比，工序间可配合同时进行，提高施工效率，可综合节约造价约11%，可实现在较低造价的前提下，达到节约资源、减少能耗，实现低碳环保的效果，具有较好的经济效益。

（3）本技术进行了大量技术创新，应用成熟可靠，具有先进性，有效地控制了施工质量，更具有节能和环保的特点。本工艺操作简单，投入成本小，生产效益大，劳动生产力进一步提高，促进工程先进技术不断提高，具有显著的社会效益。