CN115304162A - 一种农村生活污水处理装置及污水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农村生活污水处理装置及污水处理方法，该装置包括污水收集系统、排出管组件、垂直流人工湿地池、支撑座组件、厌氧处理系统、进排气装置、空气进气管、曝气管组件和好氧处理系统，排出管组件位于污水收集系统的上部，垂直流人工湿地池位于排出管组件的底部，厌氧处理系统通过第二排水管与好氧处理系统连通，厌氧处理系统与好氧处理系统之间设置有进排气装置，在厌氧处理系统的顶部设置有沼气罩，通过沼气输送管将沼气回收，保护了资源不被浪费，通过进排气装置的设置，充分利用厌氧过程中产生的沼气和自然界的空气来推动活塞来回往复运动，在好氧处理系统不增设外接设备的情况下高效地实现对好氧处理系统的连续曝气。

Description

一种农村生活污水处理装置及污水处理方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种农村生活污水处理装置及污水处理方法。
背景技术
农村生活污水具有水量小，排放分散、水质复杂等特点，目前对于农村的生活污水处置，出现了大量的小型化的处理设备，其处理工艺绝大数采用厌氧、好氧及植物吸附等方式。现有污水厌氧处理是利用厌氧微生物将污水中的有机污染物降解、分解过程产生沼气，沼气是以甲烷为主要成分的混合可燃气体，甲烷具有很高的热值，有很好的回收利用价值，但目前厌氧处理过程中很少将沼气回收，造成资源浪费；目前好氧处理过程中通常采用风机、气泵等设备实现增氧，导致设备成本高、专业性强、需要长期通电。
专利文件CN216073498U公开了一种MBBR滤布组合农村污水处理设备，保护的权项是“包括箱体、厌氧池、缺氧池、第一好氧池、第二好氧池、二沉池、过滤池、设备间和清水池，所述厌氧池安装在箱体内腔右侧，所述缺氧池安装在厌氧池左侧并与之连通，所述第一好氧池安装在缺氧池左侧并与之连通，所述第二好氧池安装在厌氧池后侧并与之连通，所述二沉池安装在第二好氧池右侧并与之连通，所述二沉池安装在所述第二好氧池的右侧，所述滤池设置在第二好氧池右侧，所述滤池安装在所述二沉池的右侧并与之连通，所述清水池安装在厌氧池和滤池之间，且清水池与滤池出液口连通。”，该设备通过气泵进行曝气，也就数说，该设备在污水处理过程中没有将沼气进行回收，同时需要提供额外的动力进行曝气。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的提供一种农村生活污水处理装置及污水处理方法，该装置通过进排气装置的设置，利用厌氧过程中产生的沼气间接实现对好氧过程的无动力曝气，同时该装置能实现沼气的回收，结构简单，便于推广应用。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种农村生活污水处理装置，包括污水收集系统、排出管组件、垂直流人工湿地池、支撑座组件、厌氧处理系统、进排气装置、空气进气管、曝气管组件和好氧处理系统；
所述排出管组件位于所述污水收集系统的上部，所述垂直流人工湿地池位于所述排出管组件喷水口的底部，所述垂直流人工湿地池通过第一排水管与所述厌氧处理系统连通，所述厌氧处理系统通过第二排水管与所述好氧处理系统连通，所述厌氧处理系统与所述好氧处理系统之间设置有所述进排气装置，所述进排气装置的底部设置有所述支撑座组件，所述进排气装置通过连通管与所述厌氧处理系统连通，所述进排气装置右端上部与所述空气进气管连通，所述进排气装置右端下部与所述曝气管组件连通，所述曝气管组件伸入所述好氧处理系统的底部，所述连通管位于所述第二排水管的上部。
优选的，所述污水收集系统包括污水收集罐、进水管组件、排废料组件、排水口组件，所述进水管组件与所述污水收集罐一侧固定连接，所述排废料组件、所述排水口组件与所述污水收集罐另一侧固定连接，所述进水管组件的高度高于所述排废料组件的高度，所述排废料组件上设置有可拆卸的封板。
优选的，所述污水收集罐的底部设置有第一排污阀，所述污水收集罐上设置有观察窗，所述进水管组件上设置有截止阀，所述截止阀的后端设置有第二排污阀。
优选的，所述垂直流人工湿地池的四周及底部为防渗漏层，所述防渗漏层内从下往上依次设置有排水层、过渡层、滤料层和覆盖层，所述覆盖层上种植有芦苇。
优选的，所述厌氧处理系统的底部设置有第三排污阀，所述厌氧处理系统的顶部设置有沼气罩，所述沼气罩顶部设置有沼气输送管和安全阀。
优选的，所述进排气装置包括壳体、左端盖、右端盖、弹簧和活塞，所述壳体为长方体内空结构，所述左端盖开设有与所述连通管相对应的第一气孔，所述右端盖开设有与所述曝气管组件相对应的第二气孔，所述右端盖开设有与所述空气进气管相对应的第三气孔，所述活塞位于所述壳体内部并可沿所述壳体左右移动，所述活塞靠近所述右端盖的一端设置有柱形杆，所述右端盖靠近所述活塞的一端设置有柱形座，所述柱形座开设有圆孔，所述柱形座所开设的圆孔内直径大于所述柱形杆的外直径，所述柱形座位于所述弹簧的内部。
优选的，所述第二排水管中设置有第一单向阀；所述空气进气管中设置有第二单向阀。
优选的，所述曝气管组件包括曝气管和若干曝气盘，所述曝气管中设置有第三单向阀。
优选的，所述好氧处理系统的底部设置有第四排污阀，所述第四排污阀的顶部设置有第三排水管。
本发明还提供了一种利用所述装置处理农村生活污水的方法，包括以下步骤：
(1)农村生活污水通过进水管组件进入污水收集罐，其内部的固体颗粒沉淀在污水收集罐的底部，固液分离后的农村生活污水通过排水口组件进入排出管组件，由喷水口喷向垂直流人工湿地池；
(2)农村生活污水由上而下流过覆盖层、滤料层、过渡层和排水层，再通过第一排水管流入厌氧处理系统；
(3)随着厌氧处理系统的污水水位上升，污水通过第二排水管流入好氧处理系统，同时在厌氧处理系统产生沼气，随着发酵的进行，厌氧处理系统的压力不断升高，较高压力的沼气推动活塞向右运动，弹簧被压缩，原先通过空气进气管进入进排气装置B腔的空气被压缩,第三单向阀打开，通过曝气盘对好氧处理系统进行曝气；
(4)随着厌氧处理系统所产生的沼气压力不断升高，达到连接在沼气输送管上的压力传感器设定的压力上限时，压力传感器信号被PLC控制系统的模拟量采集模块检测到，将电磁阀打开，厌氧处理系统的高压沼气被排出到指定设备，当厌氧处理系统内的沼气压力不断下降，达到连接在沼气输送管上的压力传感器设定的压力下限时，压力传感器信号被PLC控制系统的模拟量采集模块检测到，将电磁阀关闭，此时进入进排气装置A腔的沼气压力下降,在弹簧弹力的作用下，活塞向左运动，进排气装置B腔压力下降，空气通过第二单向阀进入进排气装置B腔，恢复至初始状态；
(5)随着好氧处理系统的水位不断上升，可通过第三排水管将其排出到指定位置。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明提供的一种农村生活污水处理装置，通过污水收集系统、排出管组件、垂直流人工湿地池、厌氧处理系统和好氧处理系统的设置，使农村生活污水经过沉淀并输送至垂直流人工湿地池，利用垂直流人工湿地池除掉农村生活污水中的大部分氨氮，同时使污水通入垂直流人工湿地池后形成厌氧环境，再通过后续的厌氧处理系统和好氧处理系统，增加了脱氮除磷的效果，改善了出水水质。
(2)本发明提供的一种农村生活污水处理装置，在污水收集系统中设置有排废料组件，通过观察窗方便地了解固体沉淀状况，需要清理时关闭截止阀，打开第二截止阀将污水引流，引流完毕后打开可拆卸封板即可方便地将碎石细沙等固体颗粒清理，整个清理过程简单快捷，对周边基本无污染。
(3)本发明提供的一种农村生活污水处理装置，在厌氧处理系统的顶部设置有沼气罩，当厌氧处理系统内沼气达到一定的压力时，电磁阀打开，厌氧处理系统内的高压沼气通过沼气输送管将沼气回收，保护了资源不被浪费。
(4)本发明提供的一种农村生活污水处理装置，通过进排气装置的设置，充分利用厌氧过程中产生的沼气和自然界的空气来推动活塞来回往复运动，在好氧处理系统不增设外接设备的情况下高效地实现对好氧处理系统的连续曝气。
(5)本发明提供的一种农村生活污水处理装置，通过安全阀及多个单向阀的设置，提高了整个装置运行的可靠性。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是本发明污水收集系统示意图；
图3是本发明第二排水管结构示意图；
图4是本发明进排气装置结构示意图。
图中：100、污水收集系统；110、污水收集罐；111、第一排污阀；120、进水管组件；121、截止阀；122、第二排污阀；130、排废料组件；131、封板；140、观察窗；150、排水口组件；200、排出管组件；201、喷水口；300、垂直流人工湿地池；310、防渗漏层；320、排水层；330、过渡层；340、滤料层；350、覆盖层；360、芦苇；370、第一排水管；400、支撑座组件；500、厌氧处理系统；510、第三排污阀；520、沼气输送管；530、安全阀；540、连通管；550、第二排水管；551、第一单向阀；600、进排气装置；610、壳体；620、左端盖；621、第一气孔；630、右端盖；631、第二气孔；632、第三气孔；633、柱形座；640、弹簧；650、活塞；651、柱形杆；700、空气进气管；701、第二单向阀；800、曝气管组件；810、曝气管；811、第三单向阀；820、曝气盘；900、好氧处理系统；910、第四排污阀；920、第三排水管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要指出的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶端”、“底端”、“内”、“外”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
应当可以理解的是，本文中使用到“第一”、“第二”等术语来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语的限制，这些术语主要是用以区分一组件与另一组件。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”均应做广义理解。
实施例1
参见附图1至图4，本发明提供的一种农村生活污水处理装置，包括污水收集系统100、排出管组件200、垂直流人工湿地池300、支撑座组件400、厌氧处理系统500、进排气装置600、空气进气管700、曝气管组件800和好氧处理系统900。
污水收集系统100包括污水收集罐110、进水管组件120、排废料组件130、排水口组件150，进水管组件120与污水收集罐110一侧固定连接，排废料组件130、排水口组件150与污水收集罐110另一侧固定连接，进水管组件120的高度高于排废料组件130的高度，排废料组件130上设置有可拆卸的封板131，污水收集罐110的底部设置有第一排污阀111，污水收集罐110上设置有观察窗140，进水管组件120上设置有截止阀121，截止阀121的后端设置有第二排污阀122；当含有碎石细沙等固体颗粒的生活污水从进水管组件120流入污水收集罐110后，通常在污水收集罐110内部设置有导流结构使生活污水流速下降，从而在污水收集罐110底部沉淀，当通过观察窗140观察到污水收集罐110底部的碎石细沙等固体颗粒达到需要被清理的高度时，关闭截止阀121，打开第二排污阀122，通过管道(图中没画出)将污水收集罐110现有的污水引流，待第二排污阀122无法排出污水收集罐110里面的生活污水时，打开可拆卸的封板131，通过工具将碎石细沙等固体颗粒从排废料组件130取出并打开第一排污阀111，完全清理完毕后，关闭第一排污阀111和第二排污阀122，锁紧封板131后打开截止阀121恢复生活污水的进水。
排出管组件200与排水口组件150通过螺栓固定连接，排出管组件200另一端设置有弯头，通过排出管组件200可将生活污水进行短距离输送至垂直流人工湿地池300的中央顶部，通过喷水口201将生活污水喷向垂直流人工湿地池300。
垂直流人工湿地池300的四周及底部为防渗漏层310，防渗漏层310内从下往上依次设置有排水层320、过渡层330、滤料层340和覆盖层350，覆盖层350上种植有芦苇360，排水层320内部与排水管370连通，排水管370另一端与厌氧处理系统500连通，垂直流人工湿地池除掉污水中的大部分氨氮，同时使污水通入垂直流人工湿地池后形成厌氧环境。
厌氧处理系统500的底部设置有第三排污阀510，厌氧处理系统500的顶部设置有沼气罩，沼气罩顶部设置有沼气输送管520和安全阀530，第三排污阀510通常情况下关闭，厌氧处理系统500通过第二排水管550与好氧处理系统900连通，沼气罩输送管520上设置有电磁阀(图中没画出)、压力传感器(图中没画出)和PLC控制系统(图中没画出)，PLC控制系统通过模拟量采集模块和压力传感器持续检测沼气输送管520的压力，控制系统设置厌氧处理系统500的压力上限值和压力下限值，通过控制电磁阀的开启和关闭，达到稳定厌氧处理系统压力保持在压力上、下限区间的目的，当厌氧处理系统500所产生的沼气压力不断升高，达到设定压力上限值时，电磁阀打开，高压沼气被排出到指定设备，当厌氧处理系统500内的沼气压力不断下降，到达设定压力下限值时，将电磁阀关闭，整个过程循环往复，当电磁阀或者压力传感器发生异常时，安全阀530对厌氧处理系统500起安全保护作用，厌氧处理系统500还贯穿设置有连通管540，连通管540的高度高于第二排水管550的高度，第二排水管550中设置有第一单向阀551，保证水只能从厌氧处理系统500流向好氧处理系统900。
进排气装置600设置在厌氧处理系统500和好氧处理系统900之间，进排气装置600的底部设置有对其起支撑作用的支撑座组件400，进排气装置600包括壳体610、左端盖620、右端盖630、弹簧640和活塞650，壳体610为长方体内空结构，左端盖620开设有与连通管540相对应的第一气孔621，右端盖630开设有与曝气管组件800相对应的第二气孔631，右端盖630开设有与空气进气管700相对应的第三气孔632，活塞650位于壳体610内部并可沿壳体610左右移动，活塞650靠近右端盖630的一端设置有柱形杆651，右端盖630靠近活塞650的一端设置有柱形座633，柱形座633开设有圆孔，柱形座633所开设的圆孔内直径大于柱形杆651的外直径，柱形座633位于弹簧640的内部，活塞650将进排气装置600分设成A腔和B腔。
空气进气管700中设置有第二单向阀701，保证空气只能从装置外流入进排气装置600的B腔。
曝气管组件800包括曝气管810和若干曝气盘820，曝气管组件800另一端伸入好氧处理系统900的底部，曝气管810中设置有第三单向阀811，保证排气装置600的B腔内的空气只能流向好氧处理系统900。
好氧处理系统900的底部设置有第四排污阀910，第四排污阀910通常情况下关闭，第四排污阀910的顶部设置有第三排水管920。
当污水刚进入厌氧处理系统500时，发酵刚开始，厌氧处理系统500内沼气基本无压力，沼气输送管520后端连接的电磁阀处于关闭状态，空气通过第二单向阀702进入进排气装置600的B腔，弹簧640处于自由状态，当沼气产生一定时间后，较高压力的沼气通过连通管540进入进排气装置600的A腔,推动活塞650向右运动，弹簧640被压缩，原先进排气装置600的B腔的空气被压缩，第三单向阀811被打开，通过曝气盘820完成对好氧系统的曝气，随着沼气压力的进一步升高达到压力传感器设定的上限时，电磁阀打开，高压沼气被排出到指定设备，此时进排气装置600的A腔压力下降，活塞650在弹簧640弹力的作用下向左运动，空气通过第二单向阀701进入进排气装置600的A腔，当厌氧处理系统内的沼气压力不断下降，到达设定压力下限值时，电磁阀关闭，重复上述进程。
本发明实施例还提供了一种处理农村生活污水的方法，包括以下步骤：
(1)农村生活污水通过进水管组件120进入污水收集罐110，其内部的固体颗粒沉淀在污水收集罐110的底部，固液分离后的农村生活污水通过排水口组件150进入排出管组件200，由喷水口201喷向垂直流人工湿地池300；
(2)农村生活污水由上而下流过覆盖层350、滤料层340、过渡层330和排水层320，再通过第一排水管370流入厌氧处理系统500；
(3)随着厌氧处理系统500的污水水位上升，污水通过第二排水管550流入好氧处理系统900，同时在厌氧处理系统500产生沼气，随着发酵的进行，厌氧处理系统500的压力不断升高，较高压力的沼气推动活塞650向右运动，弹簧640被压缩，原先通过空气进气管700进入进排气装置600B腔的空气被压缩,第三单向阀811打开，通过曝气盘820对好氧处理系统900进行曝气；
(4)随着厌氧处理系统500所产生的沼气压力不断升高，达到连接在沼气输送管520上的压力传感器设定的压力上限时，压力传感器信号被PLC控制系统的模拟量采集模块检测到，将电磁阀打开，厌氧处理系统500的高压沼气被排出到指定设备，当厌氧处理系统500内的沼气压力不断下降，达到连接在沼气输送管520上的压力传感器设定的压力下限时，压力传感器信号被PLC控制系统的模拟量采集模块检测到，将电磁阀关闭，此时进入进排气装置600A腔的沼气压力下降,在弹簧640弹力的作用下，活塞650向左运动，进排气装置600B腔压力下降，空气通过第二单向阀701进入进排气装置600B腔，恢复至初始状态；
(5)随着好氧处理系统900的水位不断上升，可通过第三排水管920将其排出到指定位置。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种农村生活污水处理装置，其特征在于，包括污水收集系统(100)、排出管组件(200)、垂直流人工湿地池(300)、支撑座组件(400)、厌氧处理系统(500)、进排气装置(600)、空气进气管(700)、曝气管组件(800)和好氧处理系统(900)；
所述排出管组件(200)位于所述污水收集系统(100)的上部，所述垂直流人工湿地池(300)位于所述排出管组件(200)喷水口(201)的底部，所述垂直流人工湿地池(300)通过第一排水管(370)与所述厌氧处理系统(500)连通，所述厌氧处理系统(500)通过第二排水管(550)与所述好氧处理系统(900)连通，所述厌氧处理系统(500)与所述好氧处理系统(900)之间设置有所述进排气装置(600)，所述进排气装置(600)的底部设置有所述支撑座组件(400)，所述进排气装置(600)通过连通管(540)与所述厌氧处理系统(500)连通，所述进排气装置(600)右端上部与所述空气进气管(700)连通，所述进排气装置(600)右端下部与所述曝气管组件(800)连通，所述曝气管组件(800)伸入所述好氧处理系统(900)的底部，所述连通管(540)位于所述第二排水管(550)的上部。
2.根据权利要求1所述的一种农村生活污水处理装置，其特征在于，所述污水收集系统(100)包括污水收集罐(110)、进水管组件(120)、排废料组件(130)、排水口组件(150)，所述进水管组件(120)与所述污水收集罐(110)一侧固定连接，所述排废料组件(130)、所述排水口组件(150)与所述污水收集罐(110)另一侧固定连接，所述进水管组件(120)的高度高于所述排废料组件(130)的高度，所述排废料组件(130)上设置有可拆卸的封板(131)。
3.根据权利要求2所述的一种农村生活污水处理装置，其特征在于，所述污水收集罐(110)的底部设置有第一排污阀(111)，所述污水收集罐(110)上设置有观察窗(140)，所述进水管组件(120)上设置有截止阀(121)，所述截止阀(121)的后端设置有第二排污阀(122)。
4.根据权利要求1所述的一种农村生活污水处理装置，其特征在于，所述垂直流人工湿地池(300)的四周及底部为防渗漏层(310)，所述防渗漏层(310)内从下往上依次设置有排水层(320)、过渡层(330)、滤料层(340)和覆盖层(350)，所述覆盖层(350)上种植有芦苇(360)。
5.根据权利要求1所述的一种农村生活污水处理装置，其特征在于，所述厌氧处理系统(500)的底部设置有第三排污阀(510)，所述厌氧处理系统(500)的顶部设置有沼气罩，所述沼气罩顶部设置有沼气输送管(520)和安全阀(530)。
6.根据权利要求1所述的一种农村生活污水处理装置，其特征在于，所述进排气装置(600)包括壳体(610)、左端盖(620)、右端盖(630)、弹簧(640)和活塞(650)，所述壳体(610)为长方体内空结构，所述左端盖(620)开设有与所述连通管(540)相对应的第一气孔(621)，所述右端盖(630)开设有与所述曝气管组件(800)相对应的第二气孔(631)，所述右端盖(630)开设有与所述空气进气管(700)相对应的第三气孔(632)，所述活塞(650)位于所述壳体(610)内部并可沿所述壳体(610)左右移动，所述活塞(650)靠近所述右端盖(630)的一端设置有柱形杆(651)，所述右端盖(630)靠近所述活塞(650)的一端设置有柱形座(633)，所述柱形座(633)开设有圆孔，所述柱形座(633)所开设的圆孔内直径大于所述柱形杆(651)的外直径，所述柱形座(633)位于所述弹簧(640)的内部。
7.根据权利要求1所述的一种农村生活污水处理装置，其特征在于，所述第二排水管(550)中设置有第一单向阀(551)；所述空气进气管(700)中设置有第二单向阀(701)。
8.根据权利要求1所述的一种农村生活污水处理装置，其特征在于，所述曝气管组件(800)包括曝气管(810)和若干曝气盘(820)，所述曝气管(810)中设置有第三单向阀(811)。
9.根据权利要求1所述的一种农村生活污水处理装置，其特征在于，所述好氧处理系统(900)的底部设置有第四排污阀(910)，所述第四排污阀(910)的顶部设置有第三排水管(920)。
10.一种利用权利要求1-9中任一项所述装置处理农村生活污水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)农村生活污水通过进水管组件(120)进入污水收集罐(110)，其内部的固体颗粒沉淀在污水收集罐(110)的底部，固液分离后的农村生活污水通过排水口组件(150)进入排出管组件(200)，由喷水口(201)喷向垂直流人工湿地池(300)；
(2)农村生活污水由上而下流过覆盖层(350)、滤料层(340)、过渡层(330)和排水层(320)，再通过第一排水管(370)流入厌氧处理系统(500)；
(3)随着厌氧处理系统(500)的污水水位上升，污水通过第二排水管(550)流入好氧处理系统(900)，同时在厌氧处理系统(500)产生沼气，随着发酵的进行，厌氧处理系统(500)的压力不断升高，较高压力的沼气推动活塞(650)向右运动，弹簧(640)被压缩，原先通过空气进气管(700)进入进排气装置(600)B腔的空气被压缩,第三单向阀(811)打开，通过曝气盘(820)对好氧处理系统(900)进行曝气；
(4)随着厌氧处理系统(500)所产生的沼气压力不断升高，达到连接在沼气输送管(520)上的压力传感器设定的压力上限时，压力传感器信号被PLC控制系统的模拟量采集模块检测到，将电磁阀打开，厌氧处理系统(500)的高压沼气被排出到指定设备，当厌氧处理系统(500)内的沼气压力不断下降，达到连接在沼气输送管(520)上的压力传感器设定的压力下限时，压力传感器信号被PLC控制系统的模拟量采集模块检测到，将电磁阀关闭，此时进入进排气装置(600)A腔的沼气压力下降,在弹簧(640)弹力的作用下，活塞(650)向左运动，进排气装置(600)B腔压力下降，空气通过第二单向阀(701)进入进排气装置(600)B腔，恢复至初始状态；
(5)随着好氧处理系统(900)的水位不断上升，可通过第三排水管(920)将其排出到指定位置。
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