CN107098506B - 一种风电机净水设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种风电机净水设备，包括风电设备以及设置在风电叶片背侧的净水设备。所述风电设备包括风电叶片、叶片转轴以及风电塔杆。所述净水设备包括过滤腔和絮凝腔。通过对过滤腔和絮凝腔整体进行改造，使得对于雨水的利用得到最大化，将可能承接到的雨水均净化为能够直接饮用的纯净水，对海上工作或大漠工作人员的淡水供应实现了保障。
Description
技术领域
本发明属于风电和水处理领域，具体涉及一种风电机净水设备。
背景技术
风电装机容量在逐渐增加，但是风电设备工作环境并没有太多的改善。一般风电设备均设置在大漠或者海上，而这样的区域非常缺乏纯净的饮用水（尤其是海上），从而使得在风电设备附近维护的工作人员的生活环境更加恶劣。从其他地区携带饮用水的方式使得携带量巨大，不能保证长期饮用的需求得到满足。
当较大强度的风吹向风电叶片的时候，风的动能绝大部分传送给了风力叶片，从而使得风经过风电叶片之后风速迅速降低，但是在风电叶片两侧吹过的风并没有减速，从而在风电叶片后面区域形成负压，从而使得周边的气流均向该区域集中，从而形成涡流，当下雨的时候，这个区域的雨量即随着气流而集中，从而使得该区域的局部雨量非常大，如何对这样现象进行利用也成为需要研究的课题。
发明内容
本发明的提出一种风电机净水设备。
通过如下技术手段实现：
一种风电机净水设备，包括风电设备以及设置在风电叶片背侧的净水设备。
所述风电设备包括风电叶片、叶片转轴以及风电塔杆。
所述净水设备包括过滤腔和絮凝腔。
所述过滤腔包括雨水收集口、过滤腔外腔、过滤腔内腔、减速电机、搅拌轴、过滤膜层和第一排污口，所述减速电机输入轴与所述叶片转轴的低速轴通过齿轮转动连接，减速电机的输出轴与所述搅拌轴相连；所述雨水收集口设置在过滤腔顶端，并呈上宽下窄设置，所述过滤腔内腔顶端封闭，所述过滤腔外腔顶端开放，并与所述雨水收集口相通，所述过滤腔内腔与所述过滤腔外腔通过过滤膜层分割，所述搅拌轴下端连接有搅拌叶片，所述搅拌轴同轴竖直安装于所述过滤腔内腔的中心部位，所述过滤膜层包括外部的外过滤膜层和内部的内过滤膜层，在所述过滤膜层的上部，所述外过滤膜层和内过滤膜层贴合在一起，在所述过滤膜层的下部，二者分开，所述外过滤膜层弧形向外扩展与所述过滤腔外壳底部相接，所述内过滤膜层向内收缩并与絮凝剂混合盒上部入口相接，所述外过滤膜层为泥沙过滤膜，所述内过滤膜层为多层复合过滤层，从外至内依次为活性炭过滤层、铜合金过滤层和非晶合金过滤层；过滤腔外壳与所述外过滤膜层终端相接部位设置有第一排污口。
所述絮凝腔顶端与所述过滤腔内腔底部相通的部位设置有絮凝剂混合盒，在絮凝剂混合盒一侧设置有絮凝剂管道，所述絮凝剂管道延伸至絮凝腔外壳外部；所述絮凝剂混合盒上部入口与所述内过滤膜层向内收缩形成的过滤腔内腔出口相通，下部设置有絮凝剂混合盒出口；在絮凝剂混合盒出口正下方设置有顶端向上的圆锥形的碰撞部件，在所述碰撞部件下部采用竖直管道对其进行支撑，在所述竖直管道上部圆周部设置有多个絮凝腔出水口，所述竖直管道下部与纯净水出口相通；絮凝腔底的内部底端为中间高边部底的弧形设置，在絮凝腔底边部外侧设置有第二排污口；所述纯净水出口上端与所述竖直管道下端连接，另一端与储水部件连接，并设置有出水阀门。
作为优选，所述外过滤膜层为孔径为0.08~2mm的泥沙过滤膜（韧性极强的有机膜体，厚度为1~5mm）。
作为优选，所述过滤腔的外壳为圆柱形设置。
作为优选，过滤腔外壳与所述外过滤膜层终端相接部位环形设置有第一排污口。
作为优选，所述过滤腔内腔顶端呈起脊式设置，将所述减速电机封闭在内。
作为优选，所述絮凝腔整体呈竖直的圆柱形设置。
作为优选，絮凝剂混合盒出口由上至下呈进一步收缩状。
作为优选，所述竖直管道设置在所述絮凝腔正中央。
作为优选，所述活性炭过滤层为多孔金属箔夹持的复合活性炭颗粒，所述复合活性炭颗粒的组分按质量份数计为：活性炭：20~25份，淀粉：6~11份，聚丙烯酸钠：2~3份，植物蛋白胨：2~5份。
所述铜合金过滤层为多孔状的多层铜合金板，所述铜合金板的材质按质量百分比计为：Zn：10~15%，Al：1~3%，Ni：2~6%，Fe：3~8%，Mn：0.01~0.08%，Mg：0.5~1%，Zr：0.01~0.06%，RE：0.01~0.06%，余量为Cu和不可避免的杂质。
所述非晶合金过滤层为多孔金属箔夹持的非晶合金颗粒，所述非晶合金颗粒的组分按原子比例为：Fe62Ni11Sm0.5Tb0.5C3B6P2Ce1。
作为优选，所述纯净水出口内壁上设置有紫外线消毒部件。
所述起脊式设置为顶端向上的圆锥形设置，从而将雨水收集口中流下的污水斜向流动到过滤腔外腔中。
本发明的效果在于：
1，通过过滤膜层将过滤腔分为内腔和外腔，仅外腔接受雨水，而内腔设置有转动叶片，由于转动叶片的转动，使得内腔形成时刻的负压，从而将外腔的雨水产生向内腔的压力，从而促进外腔的雨水通过过滤膜层向内腔渗透。由于外腔和内腔是一个腔体，并不能使用水泵等设备来增加压力而促进过滤效率，而通过上述转动叶片形成内腔负压的方式（由于向内压力的存在）而大大的提高了过滤膜层的过滤效率。
通过将过滤膜层设置为外层和内层，外层将雨水中存在的大量灰尘杂物等物质阻挡在外层之外，而外层在下部与内层分离并向外延伸，在终端设置排污口，将成为泥的污物在进入过滤步骤之前即排出。
通过对过滤膜层内层各层结构和组成的改进，使得过滤效果提升。
通过将减速电机的输入轴与风电叶片转轴中的低速轴通过齿轮连接（即使风电转轴左右转动也可以通过齿轮来对其进行啮合），从而直接将风能转化为搅拌轴转动的能量，而无需先将风力转变为电能，然后再利用电能对搅拌轴进行驱动的方式，从而减少了中间环节，实现了能量的有效利用而减小了机械部件的磨损。
2，通过在风电设备的风电叶片后部设置雨水收集口和整个净水设备，充分利用了该区域雨量集中的特点而对雨水进行最优化的利用。并且通过纵向整体设置净水设备，利用雨水的势能而向下流动，无需外加能量即可实现雨水向下流动的能量。
通过在过滤腔下部设置絮凝腔，使得过滤之后的水进一步絮凝，使得水中无法通过过滤除去的一些离子形式存在的有害物质在通过过滤部分反应之后结合絮凝剂的加入，从而进一步的以絮状物的形式沉淀，从而达到了更加强化的净化水的效果。
3，通过将絮凝腔的入口设置为非常小的中央的向下管道，且在其正下方设置圆锥形碰撞部件，使得处理水与絮凝剂混合后即均与碰撞部件碰撞而增加水流内部物质的强化混合，使得部分细小的絮凝物再次碰撞而结合成尺寸较大的絮状物而向下沉淀。而设置竖直管道一则支撑圆锥形碰撞部件，二则作为处理水出口，将该出口的入口设置在上部，使得处理水整体下部在静置沉淀，而在上部的为纯净水，将其从上部排出。而配合将底端设置为圆弧形结构，絮凝物沉淀后滚动到边部，通过第二排污口排出，从而也减少了对沉淀物清理的工作。
附图说明
图1为本发明风电机净水设备整体的结构示意图。
图2为本发明净水设备部分纵向剖视的结构示意图。
其中：11-叶片转轴，12-风电叶片，13-风电塔杆，21-雨水收集口，22-过滤腔外腔，23-过滤腔内腔，24-减速电机，25-搅拌轴，26-搅拌叶片，27-过滤膜层，271-外过滤膜层，272-内过滤膜层，28-第一排污口，3-絮凝腔，31-絮凝剂混合盒，32-絮凝剂管道，33-碰撞部件，34-絮凝腔出水口，35-第二排污口，36-絮凝腔底，37-纯净水出口，38-絮凝剂混合盒出口。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示。
一种风电机净水设备，包括风电设备以及设置在风电叶片背侧的净水设备。
所述风电设备包括风电叶片、叶片转轴以及风电塔杆。
所述净水设备包括过滤腔和絮凝腔。
所述过滤腔包括雨水收集口、过滤腔外腔、过滤腔内腔、减速电机、搅拌轴、过滤膜层和第一排污口，所述减速电机输入轴与所述叶片转轴的低速轴通过齿轮转动连接，减速电机的输出轴与所述搅拌轴相连；所述雨水收集口设置在过滤腔顶端，并呈上宽下窄设置，所述过滤腔内腔顶端封闭，所述过滤腔外腔顶端开放，并与所述雨水收集口相通，所述过滤腔内腔与所述过滤腔外腔通过过滤膜层分割，所述搅拌轴下端连接有搅拌叶片，所述搅拌轴同轴竖直安装于所述过滤腔内腔的中心部位，所述过滤膜层包括外部的外过滤膜层和内部的内过滤膜层，在所述过滤膜层的上部，所述外过滤膜层和内过滤膜层贴合在一起，在所述过滤膜层的下部，二者分开，所述外过滤膜层弧形向外扩展与所述过滤腔外壳底部相接，所述内过滤膜层向内收缩并与絮凝剂混合盒上部入口相接，所述外过滤膜层为泥沙过滤膜，所述内过滤膜层为多层复合过滤层，从外至内依次为活性炭过滤层、铜合金过滤层和非晶合金过滤层；过滤腔外壳与所述外过滤膜层终端相接部位设置有第一排污口。
所述絮凝腔顶端与所述过滤腔内腔底部相通的部位设置有絮凝剂混合盒，在絮凝剂混合盒一侧设置有絮凝剂管道，所述絮凝剂管道延伸至絮凝腔外壳外部；所述絮凝剂混合盒上部入口与所述内过滤膜层向内收缩形成的过滤腔内腔出口相通，下部设置有絮凝剂混合盒出口；在絮凝剂混合盒出口正下方设置有顶端向上的圆锥形的碰撞部件，在所述碰撞部件下部采用竖直管道对其进行支撑，在所述竖直管道上部圆周部设置有多个絮凝腔出水口，所述竖直管道下部与纯净水出口相通；絮凝腔底的内部底端为中间高边部底的弧形设置，在絮凝腔底边部外侧设置有第二排污口；所述纯净水出口上端与所述竖直管道下端连接，另一端与储水部件连接，并设置有出水阀门。
所述外过滤膜层为孔径为0.11mm的泥沙过滤膜，厚度为3mm。
所述过滤腔的外壳为圆柱形设置。
过滤腔外壳与所述外过滤膜层终端相接部位环形设置有第一排污口。
述过滤腔内腔顶端呈起脊式设置，将所述减速电机封闭在内。
所述絮凝腔整体呈竖直的圆柱形设置。
絮凝剂混合盒出口由上至下呈进一步收缩状。
所述竖直管道设置在所述絮凝腔正中央。
所述活性炭过滤层为多孔金属箔夹持的复合活性炭颗粒，所述复合活性炭颗粒的组分按质量份数计为：活性炭：22份，淀粉：8份，聚丙烯酸钠：2.2份，植物蛋白胨：2.5份。
所述铜合金过滤层为多孔状的多层铜合金板，所述铜合金板的材质按质量百分比计为：Zn：11%，Al：1.3%，Ni：3%，Fe：3.8%，Mn：0.02%，Mg：0.6%，Zr：0.02%，RE：0.03%，余量为Cu和不可避免的杂质。
所述非晶合金过滤层为多孔金属箔夹持的非晶合金颗粒，所述非晶合金颗粒的组分按原子比例为：Fe62Ni11Sm0.5Tb0.5C3B6P2Ce1。
所述纯净水出口内壁上设置有紫外线消毒部件。
对比例1
本对比例没有设置絮凝腔，过滤腔之后直接连接纯净水出口，其他设置于实施例1完全相同，取样多次雨水，经过检测得到的纯净水，水质达标率为81%。
对比例2
本对比例没有设置过滤膜层的外层，其他设置方式与实施例1相同。经过12天的测试后发现，过滤膜层堵塞率比实施例1高68%，过滤效率比实施例1低21%。
对比例3
本对比例未设置搅拌轴和搅拌叶片，其他设置方式与实施例1相同。经过5小时测试后发现，过滤水量为实施例1的62%，且过滤膜层堵塞率比实施例1高10.5%，但是过滤后水质比实施例1高。
实施例2
一种风电机净水设备，包括风电设备以及设置在风电叶片背侧的净水设备。
所述风电设备包括风电叶片、叶片转轴以及风电塔杆。
所述净水设备包括过滤腔和絮凝腔。
所述过滤腔包括雨水收集口、过滤腔外腔、过滤腔内腔、减速电机、搅拌轴、过滤膜层和第一排污口，所述减速电机输入轴与所述叶片转轴的低速轴通过齿轮转动连接，减速电机的输出轴与所述搅拌轴相连；所述雨水收集口设置在过滤腔顶端，并呈上宽下窄设置，所述过滤腔内腔顶端封闭，所述过滤腔外腔顶端开放，并与所述雨水收集口相通，所述过滤腔内腔与所述过滤腔外腔通过过滤膜层分割，所述搅拌轴下端连接有搅拌叶片，所述搅拌轴同轴竖直安装于所述过滤腔内腔的中心部位，所述过滤膜层包括外部的外过滤膜层和内部的内过滤膜层，在所述过滤膜层的上部，所述外过滤膜层和内过滤膜层贴合在一起，在所述过滤膜层的下部，二者分开，所述外过滤膜层弧形向外扩展与所述过滤腔外壳底部相接，所述内过滤膜层向内收缩并与絮凝剂混合盒上部入口相接，所述外过滤膜层为泥沙过滤膜，所述内过滤膜层为多层复合过滤层，从外至内依次为活性炭过滤层、铜合金过滤层和非晶合金过滤层；过滤腔外壳与所述外过滤膜层终端相接部位设置有第一排污口。
所述絮凝腔顶端与所述过滤腔内腔底部相通的部位设置有絮凝剂混合盒，在絮凝剂混合盒一侧设置有絮凝剂管道，所述絮凝剂管道延伸至絮凝腔外壳外部；所述絮凝剂混合盒上部入口与所述内过滤膜层向内收缩形成的过滤腔内腔出口相通，下部设置有絮凝剂混合盒出口；在絮凝剂混合盒出口正下方设置有顶端向上的圆锥形的碰撞部件，在所述碰撞部件下部采用竖直管道对其进行支撑，在所述竖直管道上部圆周部设置有多个絮凝腔出水口，所述竖直管道下部与纯净水出口相通；絮凝腔底的内部底端为中间高边部底的弧形设置，在絮凝腔底边部外侧设置有第二排污口；所述纯净水出口上端与所述竖直管道下端连接，另一端与储水部件连接，并设置有出水阀门。
所述外过滤膜层为孔径为0.25mm的泥沙过滤膜。
所述过滤腔的外壳为圆柱形设置。
过滤腔外壳与所述外过滤膜层终端相接部位环形设置有第一排污口。
所述过滤腔内腔顶端呈起脊式设置，将所述减速电机封闭在内。
所述絮凝腔整体呈竖直的圆柱形设置。
絮凝剂混合盒出口由上至下呈进一步收缩状。
所述竖直管道设置在所述絮凝腔正中央。
所述活性炭过滤层为多孔金属箔夹持的复合活性炭颗粒，所述复合活性炭颗粒的组分按质量份数计为：活性炭：23份，淀粉：10份，聚丙烯酸钠：2.8份，植物蛋白胨：3份。
所述铜合金过滤层为多孔状的多层铜合金板，所述铜合金板的材质按质量百分比计为：Zn：13%，Al：2%，Ni：5%，Fe：6%，Mn：0.06%，Mg：0.9%，Zr：0.05%，RE：0.05%，余量为Cu和不可避免的杂质。
所述非晶合金过滤层为多孔金属箔夹持的非晶合金颗粒，所述非晶合金颗粒的组分按原子比例为：Fe62Ni11Sm0.5Tb0.5C3B6P2Ce1。
所述纯净水出口内壁上设置有紫外线消毒部件。
实施例3
一种风电机净水设备，包括风电设备以及设置在风电叶片背侧的净水设备。
所述风电设备包括风电叶片、叶片转轴以及风电塔杆。
所述净水设备包括过滤腔和絮凝腔。
所述过滤腔包括雨水收集口、过滤腔外腔、过滤腔内腔、减速电机、搅拌轴、过滤膜层和第一排污口，所述减速电机输入轴与所述叶片转轴的低速轴通过齿轮转动连接，减速电机的输出轴与所述搅拌轴相连；所述雨水收集口设置在过滤腔顶端，并呈上宽下窄设置，所述过滤腔内腔顶端封闭，所述过滤腔外腔顶端开放，并与所述雨水收集口相通，所述过滤腔内腔与所述过滤腔外腔通过过滤膜层分割，所述搅拌轴下端连接有搅拌叶片，所述搅拌轴同轴竖直安装于所述过滤腔内腔的中心部位，所述过滤膜层包括外部的外过滤膜层和内部的内过滤膜层，在所述过滤膜层的上部，所述外过滤膜层和内过滤膜层贴合在一起，在所述过滤膜层的下部，二者分开，所述外过滤膜层弧形向外扩展与所述过滤腔外壳底部相接，所述内过滤膜层向内收缩并与絮凝剂混合盒上部入口相接，所述外过滤膜层为泥沙过滤膜，所述内过滤膜层为多层复合过滤层，从外至内依次为活性炭过滤层、铜合金过滤层和非晶合金过滤层；过滤腔外壳与所述外过滤膜层终端相接部位设置有第一排污口。
所述絮凝腔顶端与所述过滤腔内腔底部相通的部位设置有絮凝剂混合盒，在絮凝剂混合盒一侧设置有絮凝剂管道，所述絮凝剂管道延伸至絮凝腔外壳外部；所述絮凝剂混合盒上部入口与所述内过滤膜层向内收缩形成的过滤腔内腔出口相通，下部设置有絮凝剂混合盒出口；在絮凝剂混合盒出口正下方设置有顶端向上的圆锥形的碰撞部件，在所述碰撞部件下部采用竖直管道对其进行支撑，在所述竖直管道上部圆周部设置有多个絮凝腔出水口，所述竖直管道下部与纯净水出口相通；絮凝腔底的内部底端为中间高边部底的弧形设置，在絮凝腔底边部外侧设置有第二排污口；所述纯净水出口上端与所述竖直管道下端连接，另一端与储水部件连接，并设置有出水阀门。
所述外过滤膜层为孔径为0.09mm的泥沙过滤膜。
所述过滤腔的外壳为圆柱形设置。
过滤腔外壳与所述外过滤膜层终端相接部位环形设置有第一排污口。
所述过滤腔内腔顶端呈起脊式设置，将所述减速电机封闭在内。
所述絮凝腔整体呈竖直的圆柱形设置。
絮凝剂混合盒出口由上至下呈进一步收缩状。
所述竖直管道设置在所述絮凝腔正中央。
所述活性炭过滤层为多孔金属箔夹持的复合活性炭颗粒，所述复合活性炭颗粒的组分按质量份数计为：活性炭：23份，淀粉：8份，聚丙烯酸钠：2.3份，植物蛋白胨：3.6份。
所述铜合金过滤层为多孔状的多层铜合金板，所述铜合金板的材质按质量百分比计为：Zn：12%，Al：2.6%，Ni：5.1%，Fe：5.1%，Mn：0.05%，Mg：0.8%，Zr：0.036%，RE：0.052%，余量为Cu和不可避免的杂质。
所述非晶合金过滤层为多孔金属箔夹持的非晶合金颗粒，所述非晶合金颗粒的组分按原子比例为：Fe62Ni11Sm0.5Tb0.5C3B6P2Ce1。
所述纯净水出口内壁上设置有紫外线消毒部件。
Claims (5)
1.一种风电机净水设备，其特征在于，包括风电设备以及设置在风电叶片背侧的净水设备；
所述风电设备包括风电叶片、叶片转轴以及风电塔杆；
所述净水设备包括过滤腔和絮凝腔；
所述过滤腔包括雨水收集口、过滤腔外腔、过滤腔内腔、减速电机、搅拌轴、过滤膜层和第一排污口，所述减速电机输入轴与所述叶片转轴的低速轴通过齿轮转动连接，减速电机的输出轴与所述搅拌轴相连；所述雨水收集口设置在过滤腔顶端，并呈上宽下窄设置，所述过滤腔内腔顶端封闭，所述过滤腔外腔顶端开放，并与所述雨水收集口相通，所述过滤腔内腔与所述过滤腔外腔通过过滤膜层分割，所述搅拌轴下端连接有搅拌叶片，所述搅拌轴同轴竖直安装于所述过滤腔内腔的中心部位，所述过滤膜层包括外部的外过滤膜层和内部的内过滤膜层，在所述过滤膜层的上部，所述外过滤膜层和内过滤膜层贴合在一起，在所述过滤膜层的下部，二者分开，所述外过滤膜层弧形向外扩展与所述过滤腔外壳底部相接，所述内过滤膜层向内收缩并与絮凝剂混合盒上部入口相接，所述外过滤膜层为泥沙过滤膜，所述内过滤膜层为多层复合过滤层，从外至内依次为活性炭过滤层、铜合金过滤层和非晶合金过滤层；过滤腔外壳与所述外过滤膜层终端相接部位设置有第一排污口；
所述絮凝腔顶端与所述过滤腔内腔底部相通的部位设置有絮凝剂混合盒，在絮凝剂混合盒一侧设置有絮凝剂管道，所述絮凝剂管道延伸至絮凝腔外壳外部；所述絮凝剂混合盒上部入口与所述内过滤膜层向内收缩形成的过滤腔内腔出口相通，下部设置有絮凝剂混合盒出口；在絮凝剂混合盒出口正下方设置有顶端向上的圆锥形的碰撞部件，在所述碰撞部件下部采用竖直管道对其进行支撑，在所述竖直管道上部圆周部设置有多个絮凝腔出水口，所述竖直管道下部与纯净水出口相通；絮凝腔底的内部底端为中间高边部底的弧形设置，在絮凝腔底边部外侧设置有第二排污口；所述纯净水出口上端与所述竖直管道下端连接，另一端与储水部件连接，并设置有出水阀门；
所述过滤腔的外壳为圆柱形设置；
过滤腔外壳与所述外过滤膜层终端相接部位环形设置有第一排污口；
所述过滤腔内腔顶端呈起脊式设置，将所述减速电机封闭在内；
所述絮凝腔整体呈竖直的圆柱形设置；
所述竖直管道设置在所述絮凝腔正中央。
2.根据权利要求1所述的风电机净水设备，其特征在于，所述外过滤膜层为孔径为0.08~2mm的泥沙过滤膜，所述泥沙过滤膜为韧性极强的有机膜体，厚度为1~5mm。
3.根据权利要求1所述的风电机净水设备，其特征在于，絮凝剂混合盒出口由上至下呈进一步收缩状。
4.根据权利要求1所述的风电机净水设备，其特征在于，所述活性炭过滤层为多孔金属箔夹持的复合活性炭颗粒，所述复合活性炭颗粒的组分按质量份数计为：活性炭：20~25份，淀粉：6~11份，聚丙烯酸钠：2~3份，植物蛋白胨：2~5份；
所述铜合金过滤层为多孔状的多层铜合金板，所述铜合金板的材质按质量百分比计为：Zn：10~15%，Al：1~3%，Ni：2~6%，Fe：3~8%，Mn：0.01~0.08%，Mg：0.5~1%，Zr：0.01~0.06%，RE：0.01~0.06%，余量为Cu和不可避免的杂质；
所述非晶合金过滤层为多孔金属箔夹持的非晶合金颗粒，所述非晶合金颗粒的组分按原子比例为：Fe62Ni11Sm0.5Tb0.5C3B6P2Ce1。
5.根据权利要求1所述的风电机净水设备，其特征在于，所述纯净水出口内壁上设置有紫外线消毒部件。
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