一種用于城市河道污水處理的生態(tài)浮板研究

陶 陪

（浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 寧波 315012）

1 問題的提出

城市河道生態(tài)是城市景觀中一個流動的、與城市居民生活環(huán)境緊密聯(lián)系，且相對開放的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)。城市河道由于沿岸居民數(shù)量眾多，居民的生產(chǎn)生活對城市河道造成巨大影響，致使城市河道生態(tài)功能不斷退化和喪失，出現(xiàn)黑臭、蚊蟲滋生等，不僅喪失了作為城市景觀的功能，反而成為城市負擔(dān)，影響了居民的正常生產(chǎn)與生活，造成環(huán)境污染。

目前國內(nèi)的河道往往是被外來污染物所污染，而且由于污染程度遠超出河道自身的凈化能力而導(dǎo)致水質(zhì)惡化、生態(tài)破壞，而截污作為一項有效的措施，基本能夠解決河道的污染之源，防止水體進一步惡化。但是，河道截污工程浩大，涉及面廣，包括大量管網(wǎng)鋪設(shè)、污水廠建設(shè)、人員動遷、河道周邊生態(tài)修復(fù)、工廠企業(yè)排污控制等，其巨額的工程投資、漫長的工期與復(fù)雜的工程實施，使其進展比較緩慢。目前多采用生態(tài)浮板對河道進行污水處理，它能為生物生長提供生長空間，水生植物和水中的微生物協(xié)同作用，形成立體處理效果，提高處理效率，可以恢復(fù)水體的自凈能力。但是現(xiàn)有生態(tài)浮板中的種植盆在河水的沖擊下容易側(cè)翻，導(dǎo)致植物死亡，降低了自凈功能。針對這種情況，本文提出一種用于城市河道污水處理的生態(tài)浮板，整體結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙合理，形狀美觀，結(jié)構(gòu)簡單，便于制作和搬運，施工組裝快速方便，并且通過主基板和支撐底板的設(shè)計，有效提高浮板體的整體結(jié)構(gòu)強度，從而使得拼裝后的生態(tài)浮板的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，提高生態(tài)浮板上種植盆的穩(wěn)定性，種植盆在河水的沖擊下不易側(cè)翻，提高生態(tài)浮板處理水質(zhì)的效果和質(zhì)量。

2 生態(tài)浮板概況

本文研究的一種用于城市河道污水處理的生態(tài)浮板，包括浮板體，如圖1。其中浮板體包括主基板和支撐底板，主基板卡接在支撐底板上，主基板包括主固定塊和四個輔助固定塊，四個輔助固定塊沿周向均勻分布在主固定塊的圓周外側(cè)，輔助固定塊通過連接桿與主固定塊連接固定，支撐底板由四個支撐條環(huán)繞組成，四個支撐條的一端依次相互連接，相鄰兩個支撐條之間通過限位框連接固定，限位框上設(shè)置有卡槽，連接桿與卡槽相匹配，連接桿卡接在卡槽內(nèi)。

圖1 一種用于城市河道污水處理的生態(tài)浮板結(jié)構(gòu)示意圖

四個支撐條的另一端均設(shè)置有生態(tài)穿孔，四個支撐條上均設(shè)置有過濾槽孔，如圖2。生態(tài)穿孔的設(shè)計可以根據(jù)實際需求實現(xiàn)不同的功能。它既可以實現(xiàn)相鄰兩個浮板體之間的進一步連接固定，也可以實現(xiàn)拼裝好的生態(tài)浮板與河岸上固定物之間的連接固定，從而有效確保生態(tài)浮板的整體牢固性和穩(wěn)定性，使生態(tài)浮板更能抗擊水流的沖擊力，延長生態(tài)浮板的使用壽命，降低后續(xù)的維護費用。在實際運用中，還可以在生態(tài)穿孔中延伸一定長度的生態(tài)繩至水體內(nèi)部，再在生態(tài)繩上懸掛一些生物填料裝置，通過生物填料裝置的輔助作用，有效去除水中的有機物，進一步提高生態(tài)浮板對水體的凈化質(zhì)量和速率。過濾槽孔的設(shè)計既可以節(jié)省材料，同時又可以進一步增加浮板體的美觀性，并且可以使支撐條上雨水快速排入到河道內(nèi)，避免浮板體負載過重，影響浮板體的使用壽命。

圖2 支撐底板的結(jié)構(gòu)示意圖

四個支撐條相連的一端形成間隙槽，主固定塊位于間隙槽內(nèi)，四個支撐條與限位框為一體成型結(jié)構(gòu)，間隙槽的設(shè)計便于主固定塊的限位放置，結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙合理，便于實際浮板體的拼裝。輔助固定塊、連接桿和主固定塊為一體成型結(jié)構(gòu)，輔助固定塊上設(shè)置有輔助種植孔，主固定塊內(nèi)設(shè)置有主種植孔，輔助種植孔和主種植孔內(nèi)均設(shè)置有種植盆，種植盆卡接在輔助種植孔、主種植孔內(nèi)，輔助固定塊、連接桿和主固定塊為一體成型結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以確保主基板的整體結(jié)構(gòu)強度，同時也便于實際的加工成型。輔助種植孔和主種植孔的多重設(shè)計可以增加浮板體的種植面積，從而增加浮板體對水體的凈化速率和質(zhì)量，加快恢復(fù)水體的自凈能力。

種植盆的頂部設(shè)置有卡環(huán)，卡環(huán)與種植盆為一體成型結(jié)構(gòu)。種植盆通過卡環(huán)卡接在輔助種植孔、主種植孔內(nèi)，種植盆的底部設(shè)置有穿孔?？ōh(huán)的設(shè)計便于種植盆與輔助種植孔、主種植孔之間的限位卡接，穿孔的設(shè)計可以便于種植盆內(nèi)植被根部的延伸生長，卡環(huán)與種植盆為一體成型結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以確保種植盆的結(jié)構(gòu)強度，延長種植盆的使用壽命。

主基板上設(shè)置有兩組連接件，連接件包括第一連接塊和第二連接塊。第一和第二連接塊分別位于兩個分布在同一直線上的輔助固定塊上，以便于相鄰兩個浮板體之間的拼裝限位，如圖3。這樣結(jié)構(gòu)設(shè)計就顯得更加緊湊合理，也方便施工拼裝，簡化了操作步驟。

第一連接塊上設(shè)置有嵌位槽，第二連接塊與嵌位槽相匹配，卡接在嵌位槽內(nèi)。嵌位槽的設(shè)計可以便于第一和第二連接塊之間的卡接，實現(xiàn)相鄰浮板體之間的牽制連接，施工簡單，設(shè)計合理。

第一連接塊上設(shè)置有第一穿孔，第一穿孔與嵌位槽相貫通，第二連接塊上設(shè)置有第二穿孔，第二穿孔與第一穿孔相匹配。第一和第二穿孔的設(shè)計可以進一步提高相鄰兩個浮板體之間的連接結(jié)構(gòu)強度。當(dāng)兩個浮板體安裝好后，其中一個浮板體上的第二連接塊卡入到另一個浮板體上的第一連接塊的嵌位槽內(nèi)，接著采用螺栓組件將其進一步連接，螺栓穿過第一和第二穿孔，實現(xiàn)兩個浮板體之間的連接，從而有效提高拼裝后的生態(tài)浮板的整體牢固性和穩(wěn)定性。這樣，生態(tài)浮板更能抗擊水流的沖擊，而相鄰生態(tài)浮板之間不會脫開，且連接靈活，安裝方便，穩(wěn)定可靠。

圖3 浮板體的拼裝結(jié)構(gòu)示意圖

3 生態(tài)浮板的安裝

采用上述用于城市河道污水處理的生態(tài)浮板的施工方法，包括如下步驟。

3.1 施工準(zhǔn)備

首先要對待處理的河道地理分布形狀進行測量和圖紙繪制，并將河道進行分段劃區(qū)域處理。再是測量每一段河域的水質(zhì)質(zhì)量和污染物，進而根據(jù)水質(zhì)質(zhì)量和污染物的種類確定每一段生態(tài)浮板中種植物的品種。

3.2 浮板體的制備、拼裝

首先根據(jù)主基板的設(shè)計尺寸制備主基板的加工模具，采用主基板的加工模具沖壓切割出主基板。再根據(jù)尺寸依次在主基板的輔助固定塊上開設(shè)輔助種植孔、主固定板上開設(shè)主種植孔、第一連接塊上上開設(shè)第一穿孔和嵌位槽、第二連接塊上開設(shè)第二穿孔。

其次根據(jù)支撐底板的設(shè)計尺寸制備支撐底板的加工模具，沖壓切割處支撐底板，再根據(jù)尺寸依次在支撐底板的限位框上開設(shè)卡槽、支撐條上開設(shè)過濾槽孔和生態(tài)穿孔。

最后是根據(jù)施工要求加工出相對應(yīng)數(shù)量的主基板和支撐底板，再將制備的主基板與支撐底板之間安裝卡接，確保主基板上的四個連接桿分別卡入到支撐底板上四個限位框的卡槽內(nèi)，并且主基板上的主固定塊正好設(shè)置在支撐底板的間隙槽內(nèi)，直至完成所需個數(shù)的浮板體的安裝。

3.3 浮板體之間的拼裝

首先根據(jù)不同河域段的地域形狀確定每一處河域段浮板體的拼裝形狀，再進行每段河域中生態(tài)浮板的拼裝。其次是進行生態(tài)浮板的拼裝：將兩個浮板體相對設(shè)置，確保兩個浮板體上相對應(yīng)的支撐條的端部抵緊貼合，并且正對面的一個浮板體上的第二連接塊正好卡入到另一個浮板體的第一連接塊的嵌位槽內(nèi)；用螺栓組件將第一連接塊與第二連接塊之間連接固定，螺栓穿過第一穿孔和第二穿孔，實現(xiàn)第一連接塊和第二連接塊之間的連接固定；用螺母限位固定，將相鄰兩個浮板體上相互貼合的支撐條之間采用生態(tài)繩進一步連接，將生態(tài)繩的兩端分別與貼合的兩個支撐條上的生態(tài)穿孔連接固定。兩塊浮板體拼裝好后，再進行第三塊浮板體的拼裝，無論是左右相鄰的兩塊浮板體，還是上下相鄰的兩塊浮板體之間的拼裝均和按照據(jù)上述步驟進行，直至完成所有浮板體之間的安裝。

3.4 植被的放置

浮板體拼裝好后，在浮板體上的輔助種植孔、主種植孔內(nèi)分別放入相對應(yīng)尺寸的種植盆，接著在種植盆內(nèi)放入土壤，植入對應(yīng)河域段所需品種的種植物，然后將拼裝好的生態(tài)浮板放入到對應(yīng)的河域段內(nèi)。由于拼裝好的生態(tài)浮板中最外側(cè)支撐條上的生態(tài)穿孔沒有與其他支撐條相連接，可用生態(tài)繩穿過最外側(cè)支撐條上的生態(tài)穿孔，將其與河道岸邊的固定物之間連接固定。

3.5 定期檢查和維護

定期對生態(tài)浮板進行檢查和維護，并對河域內(nèi)的水質(zhì)進行檢測。當(dāng)水域內(nèi)的水質(zhì)污染源發(fā)生變化時，及時對生態(tài)浮板內(nèi)的種植物品種進行更換，確保生態(tài)浮板對水質(zhì)的凈化效果。

4 結(jié)論

本文研究的用于城市河道污水處理的生態(tài)浮板，將浮板體分為主基板和支撐底板，通過主基板可以實現(xiàn)植被的種植，通過支撐底板可以加強浮板體的整體結(jié)構(gòu)強度、提高浮板體的防撞防擠壓性能和抗風(fēng)浪性能，減少水波浪起伏對浮板體穩(wěn)定性的影響，防止浮板體被浪打翻，保證水生植物的正常生長。同時，通過對主基板和支承底板具體形狀的設(shè)計，不僅使浮板體的整體美觀性更好，相鄰兩個浮板體之間的拼裝方式也更簡單方便，而且有效增大了浮板體的種植面積。輔助固定塊和主固定塊的設(shè)計可以根據(jù)實際的需求種植多種不同品種的植被，有效提高了浮板體對水體的多樣凈化。同時，主基板和支撐底板具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，使相鄰兩個浮板體之間的連接更為緊密牢固，主基板上連接件的設(shè)計可以實現(xiàn)相鄰兩個主基板之間的連接，再與螺栓組件相配合，進一步提高了兩個主基板之間的連接強度。支撐底板上生態(tài)穿孔的設(shè)計可以實現(xiàn)相鄰兩個支撐底板之間的連接，從多個連接方式實現(xiàn)相鄰兩個浮板體之間的連接固定，有效確保了浮板體連接的牢固性，使拼裝好的生態(tài)浮板結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，延長生態(tài)浮板的使用壽命，保證了生態(tài)浮板使用的穩(wěn)定性、安全性和長期性，尤其適用于常伴有暴雨的地區(qū)。

這種生態(tài)浮板拼裝簡單方便，對河道分段施工處理，根據(jù)每一段河域污染源和水質(zhì)的不同選擇不同植被種類，水質(zhì)處理更具有針對性，為生物提供生息空間，改善景觀，并且結(jié)構(gòu)設(shè)計美觀，極大提高了生態(tài)浮板的凈水效應(yīng)和景觀功能，使水體和水體內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)良性協(xié)調(diào)的發(fā)展。