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环氧丙烷高盐高钙废水生物脱氮技术

发布时间:2024-2-11 8:18:09  中国污水处理工程网

公布日:2023.03.17

申请日:2023.01.10

分类号:C02F9/00(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/78(2023.01)N;C02F1/72(2006.01)N;C02F1/00(2023.01)N;

C02F7/00(2006.01)N;C02F101/16(2023.01)N;C02F101/30(2006.01)N

摘要

本发明公开了一种环氧丙烷高盐高钙废水的生物脱氮方法,包括预处理、高盐生化处理和深度处理。所述环氧丙烷废水在高盐生化处理段采用A/O+接触氧化工艺,生化池投加耐盐脱氮微生物,且A/O池与接触氧化池均采用多点进水和碳酸氢钠多点投加以创造有利于耐盐硝化菌适宜生长的pH和碱度微环境条件,解决高盐高钙废水加碱生成钙盐沉淀导致高盐生化体系整体pH与碱度pH均偏低的问题;将接触氧化出水回流至A/O池,可实现出水NH3NTN均稳定处理至排放标准。本发明为环氧丙烷高盐高钙废水生物处理达标提供了技术经济可行的方法。

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权利要求书

1.一种环氧丙烷高盐高钙废水的生物脱氮方法,包括预处理、高盐生化处理和深度处理,其特征在于:预处理段工艺流程为初沉池-pH调节-冷却-调节池,废水在初沉池中预沉降去除悬浮物,采用盐酸调节pH8.0-12.0,再通过冷却塔降温至30-38℃,进入调节池;高盐生化处理段工艺流程为A/O-二沉池-接触氧化池-混凝沉淀池;所述A/O池水力停留时间为12-24h,污泥浓度为6000-30000mg/L,其中A池采用曝气搅拌并控制溶氧为0.1-0.3mg/LA池水力停留时间为6-12hO池采用旋流曝气或射流曝气,并控制出水口溶解氧为2.0-5.0mg/LO池水力停留时间为6-12h;硝化液回流比为100-300%;所述接触氧化池采用生物绳填料或MBBR填料,水力停留时间为8-20h;二沉池污泥回流比为50-150%;所述A/O池与接触氧化池均投加适盐脱氮微生物;所述A/O池或/和接触氧化池投加生物促进剂;所述A/O池采用多点进水,进水流量平均分配;其中A池进水点不少于2个,O池进水点不少于2个;所述二沉池表面负荷为0.2-1.5m3/(m2·h);深度处理段采用臭氧氧化-接触氧化耦合工艺;所述臭氧氧化采用O3/H2O2工艺,臭氧氧化池水力停留时间为1.0-2.0h,其中臭氧接触区0.5-1.0h,臭氧反应区0-1.5h,臭氧脱气区0-0.5h;所述接触氧化分成2格,每格的水力停留时间均为1.0-2.0h,其中接触氧化第一格出水回流至臭氧氧化池臭氧接触区,回流比为100-200%;高盐生化处理段混凝沉淀池产生的污泥与二沉池排放的污泥全部回流至预处理段进水口与废水搅拌混合,在初沉池进行沉降分离。

2.根据权利要求1所述的一种环氧丙烷高盐高钙废水的生物脱氮方法,其特征在于:A/O池投加碳酸氢钠溶液,碳酸氢钠投加总浓度为200-1000mg/L,且投加点不少于4个;高盐生化处理段接触氧化池投加碳酸氢钠溶液,碳酸氢钠投加总浓度为200-1000mg/L,且投加点不少于2个。

3.根据权利要求1所述的一种环氧丙烷高盐高钙废水的生物脱氮方法,其特征在于:高盐生化处理段接触氧化池分为两格,第二格出水回流至A/O池的A池,回流比为100-300%;且所述二沉池表面负荷为0.2-0.5m3/(m2·h)

4.根据权利要求1所述的一种环氧丙烷高盐高钙废水的生物脱氮方法,其特征在于:所述适盐脱氮微生物来源于渗滤液废水生化池具有硝化和反硝化的活性污泥,且渗滤液废水生化池TDS不低于20000mg/L

5.根据权利要求1所述的一种环氧丙烷高盐高钙废水的生物脱氮方法,其特征在于:所述生物促进剂选自酵母浸粉、玉米浆干粉、黄腐酸钾中的一种或多种;所述生物促进剂的总投加量为5-200mg/L

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种环氧丙烷高盐高钙废水的生物脱氮方法,其特征在于:预处理段:加盐酸调节废水pH11.5;高盐生化处理段:A/O池水力停留时间为20h,污泥浓度MLSS30000mg/L、有效污泥浓度MLVSS6000mg/L,其中A池溶氧为0.2mg/LA池水力停留时间为8hO池出水口溶解氧为3.0-4.0mg/LO池水力停留时间为12h;硝化液回流比为300%;接触氧化池水力停留时间权 利 要 求 书1/32CN115806371A28h,且第二格出水回流至A/O池的回流比为100%;二沉池污泥回流比为100%;二沉池表面负荷为0.8m3/(m2·h)A/O池采用多点进水,A池进水点为10个,O池进水点为5个;A/O池和接触氧化池均多点投加碳酸氢钠溶液;A池投加点8个,O池投加点12个,且投加点与进水点错位等间距布置,碳酸氢钠投加总浓度为400mg/L;接触氧化池第1格投加点2个,接触氧化池第2格投加点2个,投加点按接触氧化池面积等间距布置,接触氧化池碳酸氢钠投加总浓度量为200mg/L;深度处理段:臭氧氧化池水力停留时间为1.2h,其中臭氧接触区0.5h,臭氧反应区为0.5h,臭氧脱气区0.2h;接触氧化池分成2格,每格的水力停留时间均为1.5h,其中接触氧化第一格出水回流至臭氧氧化池臭氧接触区,回流比为100%;臭氧投加浓度为10mg/LH2O2投加浓度为6mg/L

7.根据权利要求1-5任一项所述的一种环氧丙烷高盐高钙废水的生物脱氮方法,其特征在于:预处理段:加盐酸调节废水pH10.5;高盐生化处理段:A/O池水力停留时间HRT20h,污泥浓度MLSS12000mg/L、有效污泥浓度MLVSS4000mg/L,其中A池溶氧为0.2mg/LA池水力停留时间HRT10hO池出水口溶解氧为4.0mg/LO池水力停留时间为10h;接触氧化池停留时间为12h,且第二格出水回流至A/O池的回流比为100%;二沉池表面负荷为0.5m3/(m2.h)A/O池采用多点进水,A池进水点为10个,O池进水点为6个;A/O池和接触氧化池均采用多点投加碳酸氢钠溶液;A池投加点6个,O池投加点12个,且投加点与进水点错位等间距布置,碳酸氢钠投加总浓度为400mg/L;接触氧化池第一格投加点4个,接触氧化池第二格投加点4个,投加点按接触氧化池面积等间距布置,接触氧化池碳酸氢钠投加总浓度为400mg/L;深度处理段:臭氧氧化池水力停留时间为1h,其中臭氧接触区0.5h,臭氧反应区0.5h;接触氧化池分成2格,每格的水力停留时间均为1h,其中接触氧化第一格出水回流至臭氧氧化池臭氧接触区,回流比为100%;臭氧投加浓度为15mg/LH2O2投加浓度为9mg/L

8.根据权利要求1-5任一项所述的一种环氧丙烷高盐高钙废水的生物脱氮方法,其特征在于:预处理段:加盐酸调节废水pH8.5;高盐生化处理段:A/O池水力停留时间为16h,污泥浓度MLSS6000mg/L、有效污泥浓度MLVSS3600mg/L,其中A池溶氧为0.3mg/LA池水力停留时间为8hO池出水口溶解氧为3.0-4.0mg/LO池水力停留时间为8h;硝化液回流比为200%;接触氧化池停留时间为16h,且第二格出水回流至A/O池的回流比为200%;二沉池污泥回流比为100%;二沉池表面负荷为0.36m3/(m2·h)A/O池采用多点进水,A池进水点为2个,O池进水点为2个;A/O池和接触氧化池均采用多点投加碳酸氢钠溶液;A池投加点12个,O池投加12个,且碳酸氢钠投加点与进水点错位等间距布置,A/O池碳酸氢钠投加总浓度为800mg/L;接触氧化池第一格投加点6个,接触氧化池第二格投加点6个,投加点按接触氧化池面积等间距布置,接触氧化池碳酸氢钠投加总浓度为800mg/L;深度处理段:臭氧氧化池水力停留时间为2.0h,其中臭氧接触区0.5h,臭氧反应区1.0h,臭氧脱气区0.5h;接触氧化池分成2格,每格的水力停留时间均为2h,其中接触氧化第一格出水回流至臭氧氧化池臭氧接触区,回流比为100%;臭氧投加量为20mg/LH2O2投加量为10mg/L

发明内容

本发明的目的是在环氧丙烷废水高CaCl2水质条件下实现生物脱氮出水NH3-N5mg/LTN15mg/L

本发明所述环氧丙烷高盐高钙废水是指氯醇法环氧丙烷生产酸化、氯醇化和皂化工艺中,使用石灰乳进行皂化反应生产环氧丙烷产生的废水。所述环氧丙烷高盐高钙废水,典型废水水质为CaCl2含量约30000-45000mg/LCOD含量为500-1000mg/LTOC160-360mg/LNH3-N10-35mg/LTN20-50mg/L

本发明要解决的技术问题是环氧丙烷高盐高钙含氮废水采用活性污泥法+接触氧化法工艺,由于废水中CaCl2含量为30000-45000mg/L,氯化钙废水在不外加酸、碱条件下废水的pH低于7.0;废水在曝气条件下,加入Na2CO3NaOHNaHCO3调节废水的pH,加入的碱会与曝气中的CO2、废水中CaCl2、有机物分解产生的CO2等发生反应生成CaCO3沉淀,使得整个活性污泥池、接触氧化池的pH始终维持在6.0-6.7之间,远远低于NH3-N硝化所需要的pH7.6-8.5;即使环氧丙烷废水在pH12-14进入曝气池,曝气池pH仍然能够维持在6.0-6.7

本发明的目的是通过以下技术方案实现的:

一种环氧丙烷高盐高钙废水的生物脱氮方法,包括预处理段、高盐生化处理段和深度处理段:

预处理段工艺流程为初沉池-pH调节-冷却-调节池,废水在初沉池中预沉降去除悬浮物SS,采用盐酸调节pH8.0-12.0,再通过冷却塔降温至30-38℃,进入调节池;

高盐生化处理段工艺流程为A/O-二沉池-接触氧化池-混凝沉淀池;所述A/O池水力停留时间HRT12-24h,污泥浓度MLSS6000-30000mg/L,其中A池采用曝气搅拌并控制溶氧为0.1-0.3mg/LA池水力停留时间HRT6-12h,其中O池采用旋流曝气或射流曝气,并控制出水口溶解氧为

2.0-5.0mg/LO池水力停留时间HRT6-12h;硝化液回流比为100-300%;所述接触氧化池采用生物绳填料或MBBR填料,水力停留时间HRT8-20h;二沉池污泥回流比为100-150%;

所述A/O池与接触氧化池均投加适盐脱氮微生物;优选的,A/O池与接触氧化池适盐脱氮微生物的投加浓度为2-20mg/L

所述A/O池或/和接触氧化池投加生物促进剂;

所述A/O池采用多点进水,进水点按A/O池面积均匀布置,进水流量按进水点数量平均分配;其中A池进水点不少于2个,O池进水点不少于2个;

所述二沉池表面负荷(按环氧丙烷高盐高钙废水设计处理水量)0.2-1.5m3/(m2·h)

废水深度处理段采用臭氧氧化-接触氧化耦合工艺;所述臭氧氧化采用O3/H2O2工艺,臭氧氧化池水力停留时间HRT1.0-2.0h,其中臭氧接触区0.5-1.0h,臭氧反应区0-1.5h,臭氧脱气区0-0.5h;所述接触氧化分成2格,水力停留时间为2.0-4.0h,每格的停留时间均为1.0-2.0h,其中接触氧化第一格出水回流至臭氧氧化池臭氧接触区,回流比为100-200%;

所述废水高盐生化处理段混凝沉淀池产生的污泥与二沉池排放的污泥全部回流至废水预处理段进水口,与废水充分搅拌混合,在初沉池进行沉降分离。

优选的,高盐生化处理段中,A/O池投加碳酸氢钠溶液,碳酸氢钠投加浓度为200-1000mg/L且投加点不少于4个;接触氧化池投加碳酸氢钠溶液,碳酸氢钠投加浓度为200-1000mg/L且投加点不少于2个。

优选的,高盐生化处理段中,接触氧化池第二格出水回流至A/O池的A池,回流比为100-300%;且所述二沉池表面负荷为0.2-0.5m3/(m2·h)

优选的,所述适盐脱氮微生物来源于渗滤液废水生化池具有硝化和反硝化的活性污泥,且生化池TDS不低于20000mg/L;进一步优选,所述生化池采用A/O、两极A/OMBR生化工艺。

优选的,所述生物促进剂选自酵母浸粉、玉米浆干粉、黄腐酸钾中的一种或多种,且总投加量为5-200mg/L

优选的,高盐生化处理段中,增加一个适盐脱氮活性污泥培养池,所述培养池培养的耐盐脱氮污泥连续加入A/O池或高盐生化处理段接触氧化池,投加浓度为2-10mg/L;所述培养池内,将所述适盐脱氮微生物在NaCl含量为20000-45000mg/LpH8.1-8.5、溶解氧为2.0-4.0mg/L、进水NH3-N60-100mg/L、进水COD200-400mg/L且水力停留时间为120-240h条件下进行驯化培养。

优选的,所述臭氧氧化,臭氧投加量为10-30mg/L,臭氧和H2O2的质量比为1:0.4-1:0.6

与现有技术相比,本发明上述技术方案的原理及有益技术效果包括:

1、在废水预处理段:废水与高盐生化处理段二沉池产生的剩余生化污泥、混凝沉淀池产生的物化污泥充分混合后进入初沉池沉降,去除悬浮物后再冷却降温,并将废水pH10-14降低至8.0-9.09.1-9.59.6-10.510.6-12.0,其有益效果包括:

降低进水pH,显著减少冷却塔结垢和堵塞问题,显著降低冷却塔维修成本;

显著降低污水设备和管道的结垢问题;

显著降低废水高盐生化处理段曝气池活性性污泥无机灰分含量;

显著减少废水高盐生化生化处理段污泥产率:进水pH越低,废水中的氢氧化钙与曝气池中二氧化碳生成的碳酸钙污泥量也越少;

二沉池剩余污泥与混凝沉淀污泥通过初沉池,对COD的吸附去除率可达到3-10%,尤其是在上游来水出现波动,对难降解COD的吸附去除率可达到10-20%。

2、本发明环氧丙烷废水氯化钙含量为30000-45000mg/L,氯化钙为强酸弱碱盐,现有技术采用曝气活性污泥法+接触氧化单点进水工艺,即使大量投加氢氧化钠、碳酸钠或其它碱性溶液,活性污泥池内pH在曝气条件下只能维持在6.0-6.7,而接触氧化池内pH在曝气条件下只能维持在6.5-7.2,都不满足2-4.5%高盐废水条件下NH3-N亚硝化与硝化所需要的pH7.6-9.0

本发明废水高盐生化处理段采用A/O多点进水工艺,其中A池进水点不少于2个,O池进水点不少于2个;并且接触氧化池第二格出水回流至A/O池进水端:既可以充分利用pH=8.0-9.09.1-9.59.6-10.510.6-12.0所具有的碱度和pH调节能力;而且通过多点进水实现A/O池内多个pH7.6-9.0的微环境,创造有利于耐盐硝化菌的生长代谢环境,从而提高环氧丙烷高盐高钙废水在A/O池整体低pH值条件下具备耐盐硝化菌对氨氮硝化所需要的pH与碱度条件;

本发明采用A/O多点进水工艺,并且碳酸氢钠溶液在A/O池与接触氧化池分别进行多点投加,进一步强化A/O与接触氧化池的微环境更适合耐盐硝化菌所需的pH与碱度条件;当接触氧化池作为硝化单元使用,接触氧化池第二格出水回流至A/O进行反硝化;

本发明在高盐生化处理段投加微生物生长促进剂,提高耐盐硝化菌的耐盐能力、耐低pH生长代谢能力和硝化能力;为进一步提高耐盐硝化菌的耐盐硝化能力,本发明所使用的生长促进剂选自酵母浸粉、玉米浆干粉、黄腐酸钾中的一种或多种。

本发明在高盐生化处理段增加一个适盐脱氮微生物培养池,培养条件为A/O工艺,NaCl含量2-4.5%、pH7.5-8.5、溶解氧为2.0-4.0mg/L、水温30-38℃、水力停留时间HRT120-240h;进水碳源为环氧丙烷装置副产二氯丙烷废液并稀释成COD200-400mg/L、进水氨氮浓度为60-100mg/L;所培养出来的适盐硝化菌与反硝化菌连续加入A/O池与接触氧化池。

通过上述多种方法的联合使用,环氧丙烷高盐高钙废水在进水CaCl2含量为30000-45000mg/LCOD500-1000mg/LTOC160-360mg/LNH3-N10-35mg/LTN20-50mg/LpH8.0-12.0条件下,使A/O-二沉池或混凝沉淀池出水NH3-N稳定低于5mg/LTN稳定低于15mg/L

3、本发明可实现出水COD30mg/LTOC10mg/LNH3-N5mg/LTN15mg/L

作为本发明技术方案的优选方案一:

预处理段:调节池pH11.5

高盐生化处理段:A/O池水力停留时间HRT20h,污泥浓度MLSS30000mg/L、有效污泥浓度MLVSS6000mg/L,其中A池溶氧为0.2mg/LA池水力停留时间HRT8hO池出水口溶解氧为3.0-4.0mg/LO池水力停留时间HRT12h;接触氧化池停留时间为8h,且第二格出水回流至A/O池的回流比为100%;二沉池污泥回流比为100%、硝化液回流比为300%;二沉池表面负荷为按环氧丙烷高盐高钙废水设计处理水量为

0.8m3/(m2·h)

A/O池采用多点进水,A池进水点为10个,O池进水点为5个;

A/O池与接触氧化池均多点投加碳酸氢钠溶液;A池投加点8个,O池投加点12个,投加点与进水点错位等间距布置,碳酸氢钠投加总浓度为400mg/L;接触氧化池第1格投加点2个,接触氧化池第2格投加点2个,投加点按接触氧化池面积等间距布置,接触氧化池碳酸氢钠投加总浓度为200mg/L

废水深度处理段:臭氧氧化池水力停留时间HRT1.2h,其中臭氧接触区0.5h,臭氧反应区0.5h,臭氧脱气区0.2h;接触氧化池水力停留时间为3h,分成2格,每格的停留时间均为1.5h,其中接触氧化第一格出水回流至臭氧氧化池臭氧接触区,回流比为100%;臭氧投加浓度为10mg/LH2O2投加浓度为6mg/L

作为优选方案一的进一步优选技术方案,高盐生化处理段:A/O池与接触氧化池均投加适盐脱氮微生物20mg/L与生物促进剂20mg/L

该方案进一步增加的有益效果包括:

1、废水预处理段pH维持在11.5

2、在保证脱氮硝化稳定的前提下,优化了A/O与接触氧化池的停留时间与功能分配;高盐生化处理段A/OHRT20h,接触氧化池HRT8h;可应用于环氧丙烷高盐高钙污水站处理含氮废水的改造与工艺参数调整;

3、可实现出水COD30mg/LTOC10mg/LNH3-N1mg/LTN10mg/L

作为本发明技术方案的优选方案之二:

废水预处理段:加盐酸调节废水pH10.5

高盐生化处理段:A/O池水力停留时间HRT20h,污泥浓度MLSS12000mg/L、有效污泥浓度MLVSS4000mg/L,其中A池溶氧为

0.2mg/LA池水力停留时间HRT10hO池出水口溶解氧为4.0mg/LO池水力停留时间HRT10h;接触氧化池停留时间HRT12h,且第二格出水回流至A/O池的回流比为100%;

二沉池表面负荷按环氧丙烷高盐高钙废水设计处理水量为0.5m3/(m2.h)

A/O池采用多点进水,A池进水点为10个,O池进水点为6个;

A/O池与接触氧化池均采用多点投加碳酸氢钠溶液,A池投加点6个,O池投加点12个,且投加点与进水点错位等间距布置,碳酸氢钠投加总浓度为400mg/L;接触氧化池碳酸氢钠投加总浓度为400mg/L,接触氧化池第一格投加点4个,接触氧化池第二格投加点4个,投加点按接触氧化池面积等间距布置

深度处理段:臭氧氧化池水力停留时间HRT1h,其中臭氧接触区0.5h,臭氧反应区0.5h;接触氧化池分成2格,水力停留时间为2h,每格的停留时间均为1h,其中接触氧化第一格出水回流至臭氧氧化池臭氧接触区,回流比为100%;臭氧投加浓度为15mg/LH2O2投加浓度为9mg/L

作为优选方案二的进一步优选技术方案,高盐生化处理段:A池碳酸氢钠投加总浓度为200mg/LO池碳酸氢钠投加总浓度为200mg/L

作为优选方案二的进一步优选技术方案,高盐生化处理段:A/O池与接触氧化池均投加适盐脱氮微生物20mg/L与生物促进剂20mg/L

该方案进一步增加的有益效果包括:

1、废水预处理段pH降至10.5,减少了冷却塔、管道等结垢问题;使高盐生化处理段活性污泥MLVSS/MLSS提升至0.3以上,降低了污泥产率与污泥处置费用;

2、在保证脱氮硝化稳定的前提下,优化了A/O与接触氧化池的停留时间与功能分配;高盐生化处理段HRT30hHRT与现有技术环氧丙烷污水站HRT相比存在优势;因此可以在现有环氧丙烷污水站处理工艺基础上进行改造;

3、可实现出水COD30mg/LTOC10mg/LNH3-N1mg/LTN10mg/L

作为本发明技术方案的优选方案之三:

预处理段:加盐酸调pH8.5

高盐生化处理段:A/O池水力停留时间HRT16h,污泥浓度MLSS6000mg/L、有效污泥浓度MLVSS3600mg/L,其中A池溶氧为0.3mg/LA池水力停留时间HRT8hO池出水口溶解氧为3.0-4.0mg/LO池水力停留时间HRT8h;接触氧化池停留时间为16h,且第二格出水回流至A/O池的回流比为200%;二沉池污泥回流比为100%、硝化液回流比为200%;

二沉池表面负荷为按环氧丙烷高盐高钙废水设计处理水量为0.36m3/(m2·h)

A/O池采用多点进水,A池进水点为2个,O池进水点为2个;

A/O池与接触氧化池采用多点投加碳酸氢钠溶液,A池投加点12个,O池投加12个,且碳酸氢钠投加点与进水点错位等间距布置,碳酸氢钠投加总浓度为800mg/L;接触氧化池第一格投加点6个,接触氧化池第二格投加点6个,接触氧化池碳酸氢钠投加总浓度为800mg/L,碳酸氢钠投加点按接触氧化池面积等间距布置;

深度处理段:臭氧氧化池水力停留时间HRT2.0h,其中臭氧接触区0.5h,臭氧反应区1.0h,臭氧脱气区0.5h;接触氧化池分成2格,水力停留时间为4h,每格的停留时间均为2h,其中接触氧化第一格出水回流至臭氧氧化池臭氧接触区,回流比为100%;臭氧投加浓度为20mg/LH2O2投加浓度为10mg/L

作为优选方案三的进一步优选技术方案,高盐生化处理段:A/O池投加耐盐脱氮微生物20mg/L和生物促进剂20mg/L;接触氧化池投加耐盐脱氮微生物10mg/L和生物促进剂10mg/L

该方案进一步增加的有益效果包括:

1、废水预处理段pH降至8.5,进一步减少冷却塔、管道等结垢问题;使高盐生化处理段活性污泥MLVSS/MLSS提升至0.6以上,进一步降低污泥产率与污泥处置费用;

2、在保证脱氮硝化稳定的前提下,优化了A/O与接触氧化池的停留时间与功能分配;高盐生化处理段HRT32h,可应用于环氧丙烷高盐高钙污水站的改造或新建;

3、可实现出水COD30mg/LTOC10mg/LNH3-N1mg/LTN10mg/L;同时降低废水处理成本。

(发明人:徐军;张文杰;王开春;洪磊;孙浩;陶冶东;刘文芬;祖航天)

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