本发明涉及水处理，具体为一种仿生树型呼吸式紫外催化深度净水装备及运行方法。
背景技术：
1、水处理指为使水质达到一定使用标准而采取的物理、化学措施，包括物理处理和化学处理。物理方法包括利用各种孔径大小不同的滤材，利用吸附或阻隔方式，将水中的杂质排除在外。另外，物理方法也包括沉淀法，就是让比重较小的杂质浮于水面捞出，或是比重较大的杂质沉淀于下，进而取得。化学方法则是利用各种化学药品将水中杂质转化为对人体伤害较小的物质，或是将杂质集中，历史最久的化学处理方法应该可以算是用明矾加入水中，水中杂质集合后，体积变大，便可用过滤法，将杂质去除。
2、在现有水处理技术中，紫外线灯的应用主要集中在水体的消毒方面，其作用机制是通过破坏微生物的dna结构，达到杀菌灭活的效果。然而，这种传统的紫外线消毒方式存在功能单一的局限性，主要针对细菌、病毒等微生物，而对有机污染物的去除能力则非常有限。尤其是在工业废水和城市污水等复杂水体处理中，单纯依靠紫外线的消毒无法有效降低水中的有机污染物浓度，水体净化效率较低，难以满足更高的水质标准需求。
3、此外，现有的紫外光催化水处理技术尽管能够在一定程度上实现对有机污染物的降解，但由于设备设计上的缺陷，其催化效率远未达到理想状态。传统的紫外光催化设备通常将紫外线灯管直接置于水池中，通过投放催化剂来实现对污染物的降解。然而，这类系统中水体往往处于静止状态，紫外线的覆盖范围有限，导致催化剂的活化程度不均匀，从而限制了羟基自由基的生成与污染物的降解效率。水体的流动性不足、催化剂分布不均、紫外线辐照不足等问题共同导致了氧化降解效率低下。
4、现有技术在紫外光催化处理过程中，水体通常依靠自然对流或简单的搅拌手段来保持催化剂与污染物的接触。然而，在实际应用中，这种处理方式无法有效消除水流死角，水中污染物的分布也不均匀，从而大大降低了整体的催化反应效率。此外，长期使用的紫外线灯会受到附着的污染物影响，降低透光率，进而影响紫外线催化效率。在这种背景下，传统紫外线光催化技术的实际应用效果远不及预期，特别是在面对高浓度有机污染物的工业废水处理时，难以实现高效和稳定的处理效果。
5、同时，现有紫外光催化设备缺乏智能调节与增氧功能，无法根据水质变化灵活调整处理参数，导致设备在应对复杂水体时的适应性较差。现有设备通常无法有效增加水体中的溶解氧浓度，而溶解氧对有机污染物的降解至关重要，这进一步限制了水体净化的效果。因此，传统紫外线催化系统的应用不仅受到水质条件的限制，而且在能源利用效率、维护便捷性等方面也存在显著不足。
6、因此，水处理技术领域迫切需要一种新型的仿生树型呼吸式紫外催化深度净水装备来解决上述问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种仿生树型呼吸式紫外催化深度净水装备及运行方法，解决现有水体紫外线催化处理方法主要是将紫外线灯管置于水池中来进行，但在实际的使用过程中，其覆盖范围小，水体处于静止状态，催化处理的效果较差的不足的问题。
2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种仿生树型呼吸式紫外催化深度净水装备，包括：
3、第一催化结构；
4、第二催化结构，其设置于第一催化结构的一侧；
5、控制组件，其设置有两个，分别设置于第一催化结构和第二催化结构的底部；
6、支管、紫外线灯、球状网孔玻璃罩、主干管、底板、支撑杆和支护结构；
7、其中，所述第一催化结构为外喷式，所述第二催化结构为内吸式，所述第一催化结构和第二催化结构内部均设置有多个紫外线灯；
8、所述支管从主干管向外延伸，紫外线灯设置在支管内，球状网孔玻璃罩包裹紫外线灯，所述紫外线灯设置在支撑杆的外壁，所述底板设置在支撑杆的外壁，所述控制组件与紫外线灯连接，用于控制紫外线灯的开启和关闭；
9、支管内设有智能化监控调节系统，所述智能化监控调节系统包括多个水质传感器和plc控制器，用于实时监测水体的浊度、ph值和溶解氧含量，并基于水质数据动态调整水体循环的流量与呼吸频率；
10、所述球状网孔玻璃罩的内表面复合有光催化剂，所述光催化剂包括二氧化钛和黑钛，用于在紫外线灯的照射下生成羟基自由基；
11、所述球状网孔玻璃罩设有自清洁装置，包括微型刷头和旋转清洗喷头，用于定期清洗玻璃罩的内外表面，防止污垢积累而导致的透光率降低；
12、所述主干管与支管之间设有模块化支护结构，所述支护结构采用装配式卡扣设计；
13、所述主干管的外壁设置有支架，所述支架的下表面设置有支杆，所述支杆设置在水泵的外壁，所述支架和支杆利用螺栓连接，所述支杆的外壁利用螺栓连接在水泵的外壁。
14、优选的，所述支管内设有多样化喷药口，所述喷药口包括环状喷药口、筒状喷药口和微孔喷嘴，用于均匀喷射氧化剂；同时，喷药口与智能化监控调节系统相连接，能够根据水质数据自动调节氧化剂的喷射模式和喷射量。
15、优选的，还包括太阳能板和水力发电涡轮，太阳能板用于为紫外线灯和水泵提供电力，水力发电涡轮用于将水流动的能量转换为电能。
16、优选的，所述支管内设有流速调节模块，用于调节流经支管的水流速，所述流速调节模块包括连接壳，所述连接壳的外壁固定连接有外支撑壳，所述外支撑壳的外壁转动连接有把手，所述把手的内壁固定连接有连接轴，所述连接轴的外壁固定连接有调节板，所述调节板的外壁转动连接在连接壳的内部；所述流速调节模块与智能化监控调节系统集成，通过传感器检测支管内的流量情况，自动调整调节板的开合。
17、优选的，所述主干管的底部设有空气曝气模块，用于在水体进入第一催化结构之前增加溶解氧含量；所述空气曝气模块包括鼓风机和曝气头，鼓风机与智能化监控调节系统相连，能够根据水体的溶解氧浓度调节曝气强度。
18、优选的，所述球状网孔玻璃罩为可拆卸设计，所述球状网孔玻璃罩采用插槽式结构，能够从支管上独立拆卸、更换和安装；所述球状网孔玻璃罩的外部设有密封圈。
19、优选的，所述主干管、支管以及球状网孔玻璃罩的内外表面均设有防腐蚀涂层，用于防止因长期与水体接触而导致的腐蚀；所述防腐蚀涂层采用环保型材料。
20、优选的，所述支护结构采用模块化设计，便于根据不同水处理规模灵活增加或减少支护模块；所述支护结构上设有快速连接接口，通过卡扣方式实现模块的快速装配与拆卸。
21、优选的，一种仿生树型呼吸式紫外催化深度净水装备的运行方法，包括以下步骤：
22、s1、通过进水管将待处理的水体引入主干管，水体进入主干管后通过支管向外分布，支管以树枝状分布；
23、s2、通过智能化监控调节系统对水体进行实时监测，所述智能化监控调节系统包括多个水质传感器和plc控制器，用于监测水体的浊度、ph值和溶解氧含量，根据监测数据自动调整水体流量和紫外催化的呼吸频率；
24、s3、水体进入第一催化结构，第一催化结构为外喷式，通过控制组件将水体泵入支管，并通过多样化喷药口喷射氧化剂，氧化剂通过环状喷药口、筒状喷药口和微孔喷嘴与水体充分混合；
25、s4、在支管内，紫外线灯在球状网孔玻璃罩内工作，所述紫外线灯通过照射光催化剂层，生成高活性的羟基自由基，对水体中的有机污染物进行氧化降解，所述光催化剂层包括二氧化钛和黑钛；
26、s5、通过空气曝气模块对水体进行曝气，增加水体中的溶解氧含量，所述空气曝气模块包括鼓风机和曝气头，鼓风机与智能化监控调节系统相连，根据实时监测的溶解氧浓度调节曝气强度；
27、s6、紫外线灯在支管内工作时，支管上的自清洁装置定期对球状网孔玻璃罩的内外表面进行清洗，所述自清洁装置包括微型刷头和旋转清洗喷头，防止污垢积累；
28、s7、通过太阳能板和水力发电涡轮为紫外线灯、水泵和智能化监控调节系统提供绿色能源，所述太阳能板用于采集太阳能转化为电能，水力发电涡轮用于将水流动的机械能转换为电能；
29、s8、水体经过第一催化结构的处理后进入第二催化结构，第二催化结构为内吸式，通过控制组件将水体引入内部，进一步进行吸附和催化处理，第二催化结构内同样设置有多个紫外线灯，结合光催化剂和溶解氧的作用，进一步去除水体中的剩余污染物；
30、s9、处理后的水体通过出水管排出，经过两级催化结构处理后的水体符合预定的净化标准，最终实现深度净水的目标。
31、本发明提供了一种仿生树型呼吸式紫外催化深度净水装备及运行方法。具备以下有益效果：
32、1、本发明通过将主干管与多个支管加工成树状结构，使得支管可以横向和纵向不断扩展，增强设备的灵活性和处理能力，覆盖范围更广，适用于不同规模的水体处理需求，具备无限扩展的能力，且便于加工和维护。
33、2、本发明利用第一催化结构的外喷式和第二催化结构的内吸式设计，使水体在两级结构之间进行循环，模拟自然的呼吸过程。这种循环方式不仅提高了水体的流动性和氧化剂的混合效率，还确保了水体在不同催化阶段的均匀处理，大大提升了光催化反应的效果。
34、3、本发明通过集成空气曝气模块与光催化剂材料，使水体在紫外线的作用下，结合高效催化剂产生的羟基自由基，实现对有机污染物的快速氧化降解。同时，增氧功能进一步提高了水体的溶解氧含量，促进了有机污染物的生物降解效率。
35、4、本发明配备了多个水质传感器和plc控制器，能够实时监测水体的浊度、ph值和溶解氧含量。基于这些实时数据，设备可以动态调整水体的流量、曝气强度和紫外光的照射强度，从而实现最佳净化效果。这种智能化的调节使设备能够适应水质的波动，保证处理过程的高效性和稳定性。
36、5、本发明在支管内部设有环状喷药口、筒状喷药口和微孔喷嘴，用于均匀喷射多种氧化剂，确保氧化剂与水体的充分混合。氧化剂的均匀分布能够有效提高有机污染物的氧化降解效率，并减少水流死角的产生。
37、6、本发明的紫外线灯的球状网孔玻璃罩上设有自清洁装置，包括微型刷头和旋转清洗喷头，能够定期清洗玻璃罩的内外表面，防止因附着物积累而导致的透光率下降。通过保持紫外线灯的有效照射，保证了光催化效率的长期稳定性，延长了设备的使用寿命。
38、7、本发明采用模块化支护结构设计，便于根据不同的水处理规模灵活增加或减少支护模块。支护结构通过装配式卡扣方式实现快速装配和拆卸，提升了设备的机械稳定性，简化了安装和维护过程，便于扩展和应用于不同的处理需求。
39、8、本发明通过结合太阳能板和水力发电涡轮实现对设备的供电，减少了对市政电力的依赖。这种绿色能源的利用不仅降低了设备的运行成本，还符合当前“碳中和、碳减排”的环保战略，提升了设备运行的可持续性。
40、9、本发明通过紫外光催化模块采用插槽式可拆卸设计，便于独立更换和维护，减少了设备的停机时间，提高了设备的使用效率。密封圈的设计防止了水体渗漏，保障了设备的可靠运行和使用安全。
1.一种仿生树型呼吸式紫外催化深度净水装备，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种仿生树型呼吸式紫外催化深度净水装备，其特征在于，所述支管（3）内设有多样化喷药口，所述喷药口包括环状喷药口（5）、筒状喷药口（9）和微孔喷嘴，用于均匀喷射氧化剂；同时，喷药口与智能化监控调节系统相连接，能够根据水质数据自动调节氧化剂的喷射模式和喷射量。
3.根据权利要求1所述的一种仿生树型呼吸式紫外催化深度净水装备，其特征在于，还包括太阳能板和水力发电涡轮，太阳能板用于为紫外线灯（8）和水泵（4）提供电力，水力发电涡轮用于将水流动的能量转换为电能。
4.根据权利要求1所述的一种仿生树型呼吸式紫外催化深度净水装备，其特征在于，所述支管（3）内设有流速调节模块（10），用于调节流经支管（3）的水流速，所述流速调节模块（10）包括连接壳（1001），所述连接壳（1001）的外壁固定连接有外支撑壳（1002），所述外支撑壳（1002）的外壁转动连接有把手（1003），所述把手（1003）的内壁固定连接有连接轴（1004），所述连接轴（1004）的外壁固定连接有调节板（1005），所述调节板（1005）的外壁转动连接在连接壳（1001）的内部；所述流速调节模块（10）与智能化监控调节系统集成，通过传感器检测支管（3）内的流量情况，自动调整调节板（1005）的开合。
5.根据权利要求1所述的一种仿生树型呼吸式紫外催化深度净水装备，其特征在于，所述主干管（1）的底部设有空气曝气模块（11），用于在水体进入第一催化结构之前增加溶解氧含量；所述空气曝气模块（11）包括鼓风机（1101）和曝气头（1102），鼓风机（1101）与智能化监控调节系统相连，能够根据水体的溶解氧浓度调节曝气强度。
6.根据权利要求1所述的一种仿生树型呼吸式紫外催化深度净水装备，其特征在于，所述球状网孔玻璃罩（2）为可拆卸设计，所述球状网孔玻璃罩（2）采用插槽式结构，能够从支管（3）上独立拆卸、更换和安装；所述球状网孔玻璃罩（2）的外部设有密封圈。
7.根据权利要求1所述的一种仿生树型呼吸式紫外催化深度净水装备，其特征在于，所述主干管（1）、支管（3）以及球状网孔玻璃罩（2）的内外表面均设有防腐蚀涂层，用于防止因长期与水体接触而导致的腐蚀；所述防腐蚀涂层采用环保型材料。
8.根据权利要求1所述的一种仿生树型呼吸式紫外催化深度净水装备，其特征在于，所述支护结构采用模块化设计，便于根据不同水处理规模灵活增加或减少支护模块；所述支护结构上设有快速连接接口，通过卡扣方式实现模块的快速装配与拆卸。
9.一种仿生树型呼吸式紫外催化深度净水装备的运行方法，其特征在于，用于权利要求1-8任一项所述的仿生树型呼吸式紫外催化深度净水装备，包括以下步骤：
