一种用于城市河道污水处理的生态浮板研究

陶 陪

（浙江工商职业技术学院，浙江 宁波 315012）

1 问题的提出

城市河道生态是城市景观中一个流动的、与城市居民生活环境紧密联系，且相对开放的复杂生态系统。城市河道由于沿岸居民数量众多，居民的生产生活对城市河道造成巨大影响，致使城市河道生态功能不断退化和丧失，出现黑臭、蚊虫滋生等，不仅丧失了作为城市景观的功能，反而成为城市负担，影响了居民的正常生产与生活，造成环境污染。

目前国内的河道往往是被外来污染物所污染，而且由于污染程度远超出河道自身的净化能力而导致水质恶化、生态破坏，而截污作为一项有效的措施，基本能够解决河道的污染之源，防止水体进一步恶化。但是，河道截污工程浩大，涉及面广，包括大量管网铺设、污水厂建设、人员动迁、河道周边生态修复、工厂企业排污控制等，其巨额的工程投资、漫长的工期与复杂的工程实施，使其进展比较缓慢。目前多采用生态浮板对河道进行污水处理，它能为生物生长提供生长空间，水生植物和水中的微生物协同作用，形成立体处理效果，提高处理效率，可以恢复水体的自净能力。但是现有生态浮板中的种植盆在河水的冲击下容易侧翻，导致植物死亡，降低了自净功能。针对这种情况，本文提出一种用于城市河道污水处理的生态浮板，整体结构设计巧妙合理，形状美观，结构简单，便于制作和搬运，施工组装快速方便，并且通过主基板和支撑底板的设计，有效提高浮板体的整体结构强度，从而使得拼装后的生态浮板的结构更加稳定，提高生态浮板上种植盆的稳定性，种植盆在河水的冲击下不易侧翻，提高生态浮板处理水质的效果和质量。

2 生态浮板概况

本文研究的一种用于城市河道污水处理的生态浮板，包括浮板体，如图1。其中浮板体包括主基板和支撑底板，主基板卡接在支撑底板上，主基板包括主固定块和四个辅助固定块，四个辅助固定块沿周向均匀分布在主固定块的圆周外侧，辅助固定块通过连接杆与主固定块连接固定，支撑底板由四个支撑条环绕组成，四个支撑条的一端依次相互连接，相邻两个支撑条之间通过限位框连接固定，限位框上设置有卡槽，连接杆与卡槽相匹配，连接杆卡接在卡槽内。

图1 一种用于城市河道污水处理的生态浮板结构示意图

四个支撑条的另一端均设置有生态穿孔，四个支撑条上均设置有过滤槽孔，如图2。生态穿孔的设计可以根据实际需求实现不同的功能。它既可以实现相邻两个浮板体之间的进一步连接固定，也可以实现拼装好的生态浮板与河岸上固定物之间的连接固定，从而有效确保生态浮板的整体牢固性和稳定性，使生态浮板更能抗击水流的冲击力，延长生态浮板的使用寿命，降低后续的维护费用。在实际运用中，还可以在生态穿孔中延伸一定长度的生态绳至水体内部，再在生态绳上悬挂一些生物填料装置，通过生物填料装置的辅助作用，有效去除水中的有机物，进一步提高生态浮板对水体的净化质量和速率。过滤槽孔的设计既可以节省材料，同时又可以进一步增加浮板体的美观性，并且可以使支撑条上雨水快速排入到河道内，避免浮板体负载过重，影响浮板体的使用寿命。

图2 支撑底板的结构示意图

四个支撑条相连的一端形成间隙槽，主固定块位于间隙槽内，四个支撑条与限位框为一体成型结构，间隙槽的设计便于主固定块的限位放置，结构设计巧妙合理，便于实际浮板体的拼装。辅助固定块、连接杆和主固定块为一体成型结构，辅助固定块上设置有辅助种植孔，主固定块内设置有主种植孔，辅助种植孔和主种植孔内均设置有种植盆，种植盆卡接在辅助种植孔、主种植孔内，辅助固定块、连接杆和主固定块为一体成型结构的设计可以确保主基板的整体结构强度，同时也便于实际的加工成型。辅助种植孔和主种植孔的多重设计可以增加浮板体的种植面积，从而增加浮板体对水体的净化速率和质量，加快恢复水体的自净能力。

种植盆的顶部设置有卡环，卡环与种植盆为一体成型结构。种植盆通过卡环卡接在辅助种植孔、主种植孔内，种植盆的底部设置有穿孔。卡环的设计便于种植盆与辅助种植孔、主种植孔之间的限位卡接，穿孔的设计可以便于种植盆内植被根部的延伸生长，卡环与种植盆为一体成型结构的设计可以确保种植盆的结构强度，延长种植盆的使用寿命。

主基板上设置有两组连接件，连接件包括第一连接块和第二连接块。第一和第二连接块分别位于两个分布在同一直线上的辅助固定块上，以便于相邻两个浮板体之间的拼装限位，如图3。这样结构设计就显得更加紧凑合理，也方便施工拼装，简化了操作步骤。

第一连接块上设置有嵌位槽，第二连接块与嵌位槽相匹配，卡接在嵌位槽内。嵌位槽的设计可以便于第一和第二连接块之间的卡接，实现相邻浮板体之间的牵制连接，施工简单，设计合理。

第一连接块上设置有第一穿孔，第一穿孔与嵌位槽相贯通，第二连接块上设置有第二穿孔，第二穿孔与第一穿孔相匹配。第一和第二穿孔的设计可以进一步提高相邻两个浮板体之间的连接结构强度。当两个浮板体安装好后，其中一个浮板体上的第二连接块卡入到另一个浮板体上的第一连接块的嵌位槽内，接着采用螺栓组件将其进一步连接，螺栓穿过第一和第二穿孔，实现两个浮板体之间的连接，从而有效提高拼装后的生态浮板的整体牢固性和稳定性。这样，生态浮板更能抗击水流的冲击，而相邻生态浮板之间不会脱开，且连接灵活，安装方便，稳定可靠。

图3 浮板体的拼装结构示意图

3 生态浮板的安装

采用上述用于城市河道污水处理的生态浮板的施工方法，包括如下步骤。

3.1 施工准备

首先要对待处理的河道地理分布形状进行测量和图纸绘制，并将河道进行分段划区域处理。再是测量每一段河域的水质质量和污染物，进而根据水质质量和污染物的种类确定每一段生态浮板中种植物的品种。

3.2 浮板体的制备、拼装

首先根据主基板的设计尺寸制备主基板的加工模具，采用主基板的加工模具冲压切割出主基板。再根据尺寸依次在主基板的辅助固定块上开设辅助种植孔、主固定板上开设主种植孔、第一连接块上上开设第一穿孔和嵌位槽、第二连接块上开设第二穿孔。

其次根据支撑底板的设计尺寸制备支撑底板的加工模具，冲压切割处支撑底板，再根据尺寸依次在支撑底板的限位框上开设卡槽、支撑条上开设过滤槽孔和生态穿孔。

最后是根据施工要求加工出相对应数量的主基板和支撑底板，再将制备的主基板与支撑底板之间安装卡接，确保主基板上的四个连接杆分别卡入到支撑底板上四个限位框的卡槽内，并且主基板上的主固定块正好设置在支撑底板的间隙槽内，直至完成所需个数的浮板体的安装。

3.3 浮板体之间的拼装

首先根据不同河域段的地域形状确定每一处河域段浮板体的拼装形状，再进行每段河域中生态浮板的拼装。其次是进行生态浮板的拼装：将两个浮板体相对设置，确保两个浮板体上相对应的支撑条的端部抵紧贴合，并且正对面的一个浮板体上的第二连接块正好卡入到另一个浮板体的第一连接块的嵌位槽内；用螺栓组件将第一连接块与第二连接块之间连接固定，螺栓穿过第一穿孔和第二穿孔，实现第一连接块和第二连接块之间的连接固定；用螺母限位固定，将相邻两个浮板体上相互贴合的支撑条之间采用生态绳进一步连接，将生态绳的两端分别与贴合的两个支撑条上的生态穿孔连接固定。两块浮板体拼装好后，再进行第三块浮板体的拼装，无论是左右相邻的两块浮板体，还是上下相邻的两块浮板体之间的拼装均和按照据上述步骤进行，直至完成所有浮板体之间的安装。

3.4 植被的放置

浮板体拼装好后，在浮板体上的辅助种植孔、主种植孔内分别放入相对应尺寸的种植盆，接着在种植盆内放入土壤，植入对应河域段所需品种的种植物，然后将拼装好的生态浮板放入到对应的河域段内。由于拼装好的生态浮板中最外侧支撑条上的生态穿孔没有与其他支撑条相连接，可用生态绳穿过最外侧支撑条上的生态穿孔，将其与河道岸边的固定物之间连接固定。

3.5 定期检查和维护

定期对生态浮板进行检查和维护，并对河域内的水质进行检测。当水域内的水质污染源发生变化时，及时对生态浮板内的种植物品种进行更换，确保生态浮板对水质的净化效果。

4 结论

本文研究的用于城市河道污水处理的生态浮板，将浮板体分为主基板和支撑底板，通过主基板可以实现植被的种植，通过支撑底板可以加强浮板体的整体结构强度、提高浮板体的防撞防挤压性能和抗风浪性能，减少水波浪起伏对浮板体稳定性的影响，防止浮板体被浪打翻，保证水生植物的正常生长。同时，通过对主基板和支承底板具体形状的设计，不仅使浮板体的整体美观性更好，相邻两个浮板体之间的拼装方式也更简单方便，而且有效增大了浮板体的种植面积。辅助固定块和主固定块的设计可以根据实际的需求种植多种不同品种的植被，有效提高了浮板体对水体的多样净化。同时，主基板和支撑底板具体结构的设计，使相邻两个浮板体之间的连接更为紧密牢固，主基板上连接件的设计可以实现相邻两个主基板之间的连接，再与螺栓组件相配合，进一步提高了两个主基板之间的连接强度。支撑底板上生态穿孔的设计可以实现相邻两个支撑底板之间的连接，从多个连接方式实现相邻两个浮板体之间的连接固定，有效确保了浮板体连接的牢固性，使拼装好的生态浮板结构更稳定，延长生态浮板的使用寿命，保证了生态浮板使用的稳定性、安全性和长期性，尤其适用于常伴有暴雨的地区。

这种生态浮板拼装简单方便，对河道分段施工处理，根据每一段河域污染源和水质的不同选择不同植被种类，水质处理更具有针对性，为生物提供生息空间，改善景观，并且结构设计美观，极大提高了生态浮板的净水效应和景观功能，使水体和水体内生态系统良性协调的发展。