一种具有生态治理功能的装配式桥墩及其水治理方法

摘要

本发明公开了一种具有生态治理功能的装配式桥墩，该桥墩由上墩、墩室、可拆卸格栅、下墩、墩壁、竖筋和箍筋组成，所述上墩和墩室的混凝土墩壁上均设有预留孔，所述下墩混凝土墩壁上与预留孔对应位置处插入有竖筋，所述上墩、墩室和下墩之间通过竖筋与预留孔进行装配式衔接组装，该生态桥墩是生态治理和城市景观的结合体，满足城市景观的需求的同时，对于突发性的生态问题也可以做到及时的响应，遇到突发性有机物、氨氮和藻类污染情况，通过对曝气充氧量、曝气时间以及曝气方式等方面采取措施，确定曝气机器的工作工况，打开曝气器，加速水体复氧过程，使水体的自净过程始终处于好氧状态，提高好氧微生物的活力。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁建筑技术领域，具体为一种具有生态治理功能的装配式桥墩及其水治理方法。

背景技术

随着城市化的加速，城市水环境问题显著，黑臭水体层出不穷，因此水环境问题是推动城市又好又快发展的重要一环，水环境持续恶化，由于污染所导致的缺水和事故不断发生，不仅给国家造成巨大的经济损失，而且给社会带来了不良影响，其中，国内许多城市的河道、水体透明度低，水中生物大量死亡导致水体发黑发臭，严重破坏了城市的景观，对此城市景观河道的水体治理成为城市水环境重要问题，未来，城市的水环境治理将会成为城市发展的重要基石；

近年来，随着经济的飞速发展，我国正处于社会经济产业转型升级的重要时期，长久以来我国建筑业现场作业条件差、效率低，资源消耗大等问题日益凸显，目前，城市景观桥墩的建设都是以现场浇筑为主，这种传统浇灌方式因为结构固定，所以桥墩的多功能性无法实现。

发明内容

本发明提供一种具有生态治理功能的装配式桥墩及其水治理方法，可以有效解决上述背景技术中提出我国建筑业现场作业条件差、效率低，资源消耗大等问题日益凸显，目前，城市景观桥墩的建设都是以现场浇筑为主，这种传统浇灌方式因为结构固定，所以桥墩的多功能性无法实现的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有生态治理功能的装配式桥墩，该桥墩由上墩、墩室、可拆卸格栅、下墩、墩壁、竖筋和箍筋组成，所述上墩和墩室的混凝土墩壁上均设有预留孔，预留孔共设置有21个，所述下墩混凝土墩壁上与预留孔对应位置处插入有竖筋，且竖筋也设置有21个，所述上墩、墩室和下墩之间通过竖筋与预留孔进行装配式衔接组装；

所述竖筋的长度等于上墩、墩室和下墩的高度之和，且竖筋外侧环形包覆焊连有箍筋，所述墩室采取了掏空处理，所述墩室内部位于下墩顶面位置处放置有污染处理装置，且墩室内侧与污染处理装置相接处的缝隙中铺设有填料，所述墩室外侧边部连接有用于阻挡河道上的漂浮垃圾的可拆卸格栅。

优选的，所述上墩、墩室和下墩均通过混凝土浇灌制成，均在工厂预制生产。

优选的，所述墩室内侧与污染处理装置相接处的缝隙中铺设的填料为活性污泥，而污染处理装置为曝气机。

优选的，所述墩室通过掏空处理后呈空腔结构，该空腔结构为水体净化的场所。

优选的，所述墩室外侧边部与可拆卸格栅对应位置处开设有进水通槽，所述可拆卸格栅通过拆装螺栓与墩室外侧边部可拆卸连接。

优选的，所述上墩、墩室和下墩通过装配组装形成的桥墩为半圆形的圆柱体结构，桥墩的平面一侧为桥墩凹槽面，在工作时桥墩凹槽面面向水流方向，桥墩在河道上布置三个，桥墩左右间距为1m，前后的间距1m。

一种具有生态治理功能的装配式桥墩的水治理方法，包括如下步骤：

S1、阻水拦截处理；

S2、曝气复氧化处理；

S3、填料净水处理；

S4、结合净水处理；

S5、植物美观；

所述S1中，阻水拦截处理是指通过桥墩的半圆柱形设计结合桥墩的布置方式来最大限度的减缓水体流速，延长水体净化的时长，在阻水过程通过可拆卸格栅来进一步对水流进行阻隔，且滤除水流中携带的漂浮垃圾，提升后续水净化效果。

根据上述技术方案，所述S2中，曝气复氧化处理是指在水流进入到墩室内部的空腔内后，通过墩室内的曝气机来对水流进行曝气处理，增大水体紊动，加速水体自净能力，并加速水体复氧过程，使水体的自净过程始终处于好氧状态，以迅速氧化有机物厌氧降解时产生的H2S、甲硫醇及FeS等致黑致臭物质；

所述S3中，填料净水处理是指通过墩室内铺设的活性污泥中的微生物在适宜的环境下形成菌胶团，利用菌胶团良好的絮凝吸附和沉淀性能来吸附大量的颗粒物质并沉入水体底部，从而使水体浊度大大降低；

所述S4中，结合净水处理是指通过接种活性污泥的方法使填料上附着生长大量微生物形成了曝气+生物膜原位技术，通过曝气+生物膜原位技术增加污染物去除效率以及降低水体的浊度，更好的去除有机物和氨氮污染。

根据上述技术方案，所述S2中的曝气复氧化处理一般采取白天曝气，晚上停止的方法，营造了有氧-厌氧交替的环境，达到更好的去除TN效果。

根据上述技术方案，所述S5中，植物美观是指在桥墩布置后，在桥墩的周围适当的种植一些花草植物，不仅增加河道的美化度，同时结合植物茎干和根须来进一步达到拦截净水的效果

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该装配式桥墩通过浇灌方式装配组成，由于浇灌方式的特殊性，所以桥墩在浇灌时误差可以达到毫米级，大大提高了建筑物的浇灌的精确度，避免了材料的浪费，并且，相比较于传统的浇灌工艺，装配式桥墩不受季节、环境的影响，工期可控，生产的效率也大大高于传统的工艺。

2、通过预留的竖筋以及大量箍筋的结合使用，使得装配式桥墩稳定性更强，可以大大的增加桥墩本身的稳定性，并且采用半圆形的圆柱体结构，有别于传统的圆柱形桥墩，在节约材料的同时达到桥梁的设计要求并且耦合了生态治理的功能，同时生态桥墩具有美化河道环境的效果。

3、该生态桥墩是生态治理和城市景观的结合体，满足城市景观的需求的同时，对于突发性的生态问题也可以做到及时的响应，遇到突发性有机物、氨氮和藻类污染情况，通过对曝气充氧量、曝气时间以及曝气方式等方面采取措施，确定曝气机器的工作工况，打开曝气器，加速水体复氧过程，使水体的自净过程始终处于好氧状态，提高好氧微生物的活力；

同时在河底沉积物表层形成一个以兼氧菌为主的环境，且具备了好氧菌群生长的潜能，从而能够在较短的时间内降解水体中的有机污染物，充入的溶解氧可以迅速氧化有机物厌氧降解时产生的H2S、甲硫醇及FeS等致黑致臭物质，有效改善水体的黑臭状况；

同时增强河道水体的紊动，有利于氧的传递、扩散以及液体的混合，曝气还可以混合了上下游水层，破坏了藻类的悬浮的生长环境，从而抑制藻类的生长。

4、在桥墩内侧与生态处理装置缝隙中铺设优选的填料，通过接种活性污泥的方法使填料上附着生长大量微生物形成了曝气+生物膜原位技术，通过曝气+生物膜原位技术可以增加污染物去除效率以及降低水体的浊度，曝气一般采取白天曝气、晚上停止的方法，这样为了营造有氧-厌氧交替的环境，达到更好的去除TN效果。

5、装配式桥墩中的所有混凝土结构均在工厂预制，运输至施工现场后定位安装，不需要现场浇筑混凝土，安装方便快捷，受环境影响小，预制混凝土结构在工厂定尺标准化生产，生产效率高，产品质量好，节省大量人力资源，能够有效地净化城市中受污染的水体，从而助力城市又好又快发展。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明墩室的内部结构示意图；

图3是本发明的平面结构示意图；

图4是本发明竖筋的分布示意图；

图5是本发明的侧视图；

图6是本发明桥墩的现场布置示意图；

图7是本发明水治理方法的步骤流程图；

图中标号：1、上墩；2、墩室；3、可拆卸格栅；4、下墩；5、墩壁；6、竖筋；7、箍筋。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1-6所示，本发明提供一种技术方案，一种具有生态治理功能的装配式桥墩，该桥墩由上墩1、墩室2、可拆卸格栅3、下墩4、墩壁5、竖筋6和箍筋7组成，上墩1和墩室2的混凝土墩壁5上均设有预留孔，墩室2通过掏空处理后呈空腔结构，该空腔结构为水体净化的场所，方便对水体提供净化的场所，使其更好的进行净化处理，墩壁5的厚度为50cm，预留孔共设置有21个，预留孔的直径为20mm，间距为140mm，下墩4混凝土墩壁5上与预留孔对应位置处插入有竖筋6，且竖筋6也设置有21个，上墩1、墩室2和下墩4之间通过竖筋6与预留孔进行装配式衔接组装；

竖筋6的长度等于上墩1、墩室2和下墩4的高度之和，上墩1高度为1.5m，墩室2高度为2.5m，下墩4高度为1m，竖筋6的长度为5m，直径为18mm，间距为140mm，且竖筋6外侧环形包覆焊连有箍筋7，箍筋7长度为9.5m，墩室2采取了掏空处理，墩室2内部位于下墩4顶面位置处放置有污染处理装置，且墩室2内侧与污染处理装置相接处的缝隙中铺设有填料，墩室2外侧边部连接有用于阻挡河道上的漂浮垃圾的可拆卸格栅3，可拆卸格栅3能够阻挡河道上的漂浮垃圾进入墩室2内部，提高水体净化效率，可拆卸格栅3高度与墩室2的高度相同，均为2.5m，墩室2外侧边部与可拆卸格栅3对应位置处开设有进水通槽，可拆卸格栅3通过拆装螺栓与墩室2外侧边部可拆卸连接，方便可拆卸格栅3与墩室2之间的便捷拆卸与固定安装。

上墩1、墩室2和下墩4均通过混凝土浇灌制成，均在工厂预制生产，使得桥墩在建造过程中不需要现场浇筑混凝土，安装方便快捷，受环境影响小，预制混凝土结构在工厂定尺标准化生产，生产效率高，产品质量好，节省大量人力资源。

墩室2内侧与污染处理装置相接处的缝隙中铺设的填料为活性污泥，活性污泥能够使微生物在适宜的环境下形成菌胶团，菌胶团具有良好的絮凝吸附和沉淀性能，而污染处理装置为曝气机，曝气机可以应对城市景观河道内突发有机物或者氨氮污染，曝气器增大水体紊动，加速水体自净能力，活性污泥和曝气机的配合使用形成了曝气加生物膜原位技术，通过曝气加生物膜原位技术可以增加污染物去除效率以及降低水体的浊度。

上墩1、墩室2和下墩4通过装配组装形成的桥墩为半圆形的圆柱体结构，半圆形的圆柱体结构的直径为3m，高度为5m，桥墩的平面一侧为桥墩凹槽面，在工作时桥墩凹槽面面向水流方向，桥墩在河道上布置三个，桥墩左右间距为1m，前后的间距1m，该实施例优选河道河宽为13m。

如图7所示，一种具有生态治理功能的装配式桥墩的水治理方法，包括如下步骤：

S1、阻水拦截处理；

S2、曝气复氧化处理；

S3、填料净水处理；

S4、结合净水处理；

S5、植物美观；

S1中，阻水拦截处理是指通过桥墩的半圆柱形设计结合桥墩的布置方式来最大限度的减缓水体流速，延长水体净化的时长，在阻水过程通过可拆卸格栅3来进一步对水流进行阻隔，且滤除水流中携带的漂浮垃圾，提升后续水净化效果。

基于上述技术方案，S2中，曝气复氧化处理是指在水流进入到墩室2内部的空腔内后，通过墩室2内的曝气机来对水流进行曝气处理，增大水体紊动，加速水体自净能力，并加速水体复氧过程，使水体的自净过程始终处于好氧状态，以迅速氧化有机物厌氧降解时产生的H2S、甲硫醇及FeS等致黑致臭物质；

S3中，填料净水处理是指通过墩室2内铺设的活性污泥中的微生物在适宜的环境下形成菌胶团，利用菌胶团良好的絮凝吸附和沉淀性能来吸附大量的颗粒物质并沉入水体底部，从而使水体浊度大大降低；

S4中，结合净水处理是指通过接种活性污泥的方法使填料上附着生长大量微生物形成了曝气+生物膜原位技术，通过曝气+生物膜原位技术增加污染物去除效率以及降低水体的浊度，更好的去除有机物和氨氮污染。

基于上述技术方案，S2中的曝气复氧化处理一般采取白天曝气，晚上停止的方法，营造了有氧-厌氧交替的环境，达到更好的去除TN效果。

基于上述技术方案，S5中，植物美观是指在桥墩布置后，在桥墩的周围适当的种植一些花草植物，不仅增加河道的美化度，同时结合植物茎干和根须来进一步达到拦截净水的效果。

本发明的工作原理及使用流程：首先测量河道的宽度，优选河道河宽为13m，在河道宽度合适后，在河道内布置三个桥墩，并使桥墩在布置时，使桥墩的凹槽面面向水流方向，且三个桥墩在布置时，桥墩的左右间距为1m，前后的间距1m；

在三个桥墩按照要求布置后，在桥墩上架设桥面和护栏，工作时，通过桥墩的特殊布置方式能够最大程度上减缓水的流速，延长水流在墩室2内部停留处理的时长，同时通过桥墩内部的竖筋6以及大量箍筋7的结合使用，可以大大的增加桥墩本身的稳定性，以此使桥墩在抗击水流冲力的过程中更加稳定；

桥墩在进行水治理时，河道的水流由桥墩凹槽面的进水通槽进入到墩室2内，在水流进入墩室2之前，通过墩室2外侧的可拆卸格栅3能够阻挡河道上的漂浮垃圾，防止垃圾随水流进入墩室2内，以此来提高后续墩室2对水流的处理效果；

水流进入墩室2内后，打开曝气机，来加速水体的复氧过程，使水体的自净过程始终处于好氧状态，提高好氧微生物的活力，同时在河底沉积物表层形成一个以兼氧菌为主的环境，且具备了好氧菌群生长的潜能，从而能够在较短的时间内降解水体中的有机污染物；

与此同时，通过墩室2内侧铺设的活性污泥中的微生物在适宜的环境下形成菌胶团，使菌胶团具有良好的絮凝吸附和沉淀性能，并使其吸附了大量的颗粒物质并沉入水体底部，从而使水体浊度大大降低；

另外，通过接种活性污泥的方法使填料上附着生长大量微生物形成了曝气+生物膜原位技术，通过曝气+生物膜原位技术可以增加污染物去除效率以及降低水体的浊度，同时具有良好的去除有机物和氨氮污染效果，在曝气周期内，CODcr和BOD5的去除率可以达到45％左右，NH3-N和TN的去除率达到52％和26％，很好的满足城市水体治理的要求；

最后，通过拆卸可拆卸格栅3，方便对可拆卸格栅3以及墩室2的内部进行维护，使得该生态桥墩能够具备持久的处理效果。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。