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NaCl对反硝化脱硫工艺运行效果的影响

中国石油大学学报（自然科学版） 2017年第5期41卷 176-180页

作者：赵东风李文斐马文娟刘春爽贾魁莉中国石油大学化学工程学院山东青岛266580

采用UASB反应器研究当NaCl质量浓度为2~35 g/L时对反硝化脱硫工艺以及微生物群落结构的影响。结果表明:NaCl从2 g/L增加至35 g/L的过程中,提高S∶C∶N至1∶3∶1可以保持高的单质硫产率;反应器内异养反硝化菌属所占比例随NaCl质量浓度的... 详细信息

采用UASB反应器研究当NaCl质量浓度为2~35 g/L时对反硝化脱硫工艺以及微生物群落结构的影响。结果表明:NaCl从2 g/L增加至35 g/L的过程中,提高S∶C∶N至1∶3∶1可以保持高的单质硫产率;反应器内异养反硝化菌属所占比例随NaCl质量浓度的增加而减小,而自养反硝化菌属所占比例却随之增加;NaCl存在时,有机物的增加能够影响亚硝酸盐还原速率,从而使硫化物氧化停留在单质硫阶段,且高质量浓度NaCl条件下兼性自养反硝化微生物能同时参与硫化物的氧化、硝酸盐的反硝化和有机物的降解,使反硝化脱硫工艺维持较好的处理效果。

关键词：反硝化脱硫氯化钠微生物群落结构影响机制

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反硝化脱硫工艺运行效能及影响因素研究

反硝化脱硫工艺运行效能及影响因素研究

作者：郭磊哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

碳氮硫同步脱除工艺系统能够同时去除废水中碳、氮及硫三大类污染物,具有工艺简单、运行成本较低、无二次污染、可回收单质硫,实现资源化等优点。该工艺系统由硫酸盐还原、反硝化脱硫及硝化三个处理单元组成,其中反硝化脱硫单元是工艺... 详细信息

碳氮硫同步脱除工艺系统能够同时去除废水中碳、氮及硫三大类污染物,具有工艺简单、运行成本较低、无二次污染、可回收单质硫,实现资源化等优点。该工艺系统由硫酸盐还原、反硝化脱硫及硝化三个处理单元组成,其中反硝化脱硫单元是工艺系统的核心单元,创造自养反硝化菌和异养反硝化菌共存的混养生态系统,实现对硫化物、乙酸盐和硝酸盐的同时去除并积累单质硫。本研究在探讨反硝化脱硫工艺处理效能的基础上,采用单因子法分别考察了硫酸盐还原工艺出水中的有机物、硫酸根、氨氮及硝化工艺回流水中的亚硝酸盐对反硝化脱硫过程的影响,以期为工艺系统的串联运行提供依据。采用膨胀颗粒污泥床（EGSB）反应器探讨反硝化脱硫工艺的运行效能,在HRT为10h,进水硫化物浓度为800mg/L时,硫化物的去除率超过92%,理论单质硫转化率为100%,乙酸盐的去除率稳定在100%,硝酸盐的去除率约85%。有机物对反硝化脱硫工艺的影响试验结果表明,乙酸盐与硝酸盐的比例（C/N）在0.75～1.26时对反硝化脱硫效果的影响较小;C/N为0.75时,硫化物和乙酸盐的去除率均为100%,硝酸盐去除率最低在90%左右;C/N为1.0时,反硝化脱硫的效果最好,硫化物、乙酸盐及硝酸盐的去除率均为100%;C/N为1.26时,乙酸盐和硝酸盐的去除率均为100%,硫化物去除率为92%。试验过程中,单质硫累积效果较好,去除的硫化物全部转化为单质硫。在进水硫化物浓度为200mg/L,硫化物、乙酸盐及硝酸盐的摩尔比为1:1:1时考察了不同硫酸盐和氨氮浓度对反硝化脱硫工艺的影响。结果表明,两种浓度分别为170mg/L40mg/L和100mg/L00mg/L时,对反硝化脱工艺基本无影响;硫酸盐未发生还原;由于氨氮的电离平衡作用,出水氨氮略微有所降低。本研究发现,亚硝酸盐对反硝化脱硫过程没有任何抑制,而且还可以作为反硝化脱硫过程的唯一电子受体。在硝酸盐浓度为388mg/L,亚硝酸盐浓度在100mg/L、200mg/L、400mg/L各阶段变化时,硫化物和乙酸盐的去除率均为100%,硝酸盐去除率保持在80%左右;亚硝酸盐单独存在时,浓度在400mg/L、500mg/L、600mg/L各阶段变化时,自养反硝化菌和异养反硝化菌都能利用亚硝酸盐作为电子受体,乙酸盐的去除率一直保持在100%,硫化物的去除率由80%左右逐渐增加至100%,亚硝酸盐的去除率从100%下降至80%左右。

关键词：反硝化脱硫混养反硝化碳氮硫比硫酸盐氨氮亚硝酸盐

高浓度NaCl和四环素类对反硝化脱硫工艺的影响及作用机制

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高浓度NaCl和四环素类对反硝化脱硫工艺的影响及作用机制

作者：马文娟中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

本研究针对目前反硝化脱硫工艺受高浓度NaCl和四环素类抗生素影响报道不足的现象,采用改进的UASB反应器,考察了不同浓度的NaCl和四环素类抗生素对反硝化脱硫工艺效能的影响,分析了实验过程中微生物细胞胞外多聚物EPS的变化;在此基础上,... 详细信息

本研究针对目前反硝化脱硫工艺受高浓度NaCl和四环素类抗生素影响报道不足的现象,采用改进的UASB反应器,考察了不同浓度的NaCl和四环素类抗生素对反硝化脱硫工艺效能的影响,分析了实验过程中微生物细胞胞外多聚物EPS的变化;在此基础上,借助高通量测序手段从分子水平分析了各影响因素在不同阶段下微生物群落结构组成及演替规律,进而从微生物角度初步揭示了高浓度NaCl和四环素类对反硝化脱硫工艺影响的机理,为推动该工艺的工业化提供理论和技术参考。在NaCl对反硝化脱硫工艺影响的研究中,通过间歇试验和连续流试验分别考察了不同浓度的NaCl对反硝化脱硫工艺影响。实验结果表明:短期暴露下,NaCl浓度为35 g·L、50 g·L和75 g·L时,其对反硝化脱硫工艺效果的抑制作用较大;而长期暴露下,高浓度NaCl对反硝化脱硫工艺去除效果较未投加NaCl时略有下降,但整体上保持在90%以上,同时随着NaCl浓度的升高,单质硫产率逐渐升高,NaCl对于降低硫酸盐生成,提高单质硫产率有一定的促进作用;通过高通量测序进行微生物群落动态结构分析后发现NaCl的存在会降低反应器中反硝化脱硫污泥微生物群落多样性,当NaCl浓度从35 g·L增加至75 g·L的过程中,反应体系中异养反硝化微生物所占比例逐渐大于自养反硝化微生物所占比例,且当NaCl浓度≥50 g·L时,Halomonas(盐单胞菌属)所占比例迅速增加成为优势菌属,Halomonas的出现保证了反硝化脱硫工艺在C:N:S=1:1:1时高效的脱氮除硫性能。在四环素类对反硝化脱硫工艺影响的研究中,通过连续流实验分别考察了不同浓度的四环素和土霉素对反硝化脱硫工艺的影响。实验结果表明:低浓度四环素(反硝化菌属所占比例增加,自养反硝化菌属所占比例减少的现象,即两种抗生素均对自养反硝化微生物的抑制作用较异养反硝化微生物更强。

关键词：反硝化脱硫 NaCl 四环素类工艺效能微生物群落结构

碳源对UASB工艺反硝化脱硫的影响及其功能菌群筛选分析

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碳源对UASB工艺反硝化脱硫的影响及其功能菌群筛选分析

作者：黄俊苏州科技学院

学位级别：硕士

含硫酸盐含氨氮的工业废水在厌氧处理后经常含有硫化物(S2-)和硝酸盐(NO3-)，会产生二次污染，较于传统生物法去除硫化物和硝酸盐反硝化脱硫工艺在成本和操作上具有很大的优势。近年来很多学者对该工艺已经开展了大量研究，但是在投入... 详细信息

含硫酸盐含氨氮的工业废水在厌氧处理后经常含有硫化物(S2-)和硝酸盐(NO3-)，会产生二次污染，较于传统生物法去除硫化物和硝酸盐反硝化脱硫工艺在成本和操作上具有很大的优势。近年来很多学者对该工艺已经开展了大量研究，但是在投入实际工程使用之前仍有很多问题需要解决，本文针对如何快速启动反硝化脱硫工艺和碳源对反硝化脱硫的影响进行了研究，同时在稳定运行的UASB反硝化脱硫反应器中筛选出2株脱氮除硫菌H3和H7，利用16S rDNA对其进行了鉴定并研究了H3和H7的生长和反硝化特性，主要结论如下： (1)接种污泥为普通厌氧颗粒污泥，以过量硝酸盐快速启动UASB反硝化脱硫反应器，10d时各污染物去除率都能达到较高的水平，控制进水碳氮硫比为1:1:1，硫化物浓度为300mgS/L，水力停留时间12h，pH7.5左右，稳定运行时，S2--S、NO3--N和AC--C去除率分别为91.4%、89.4%和87.3%。硫化物去除负荷为0.5502kg/m3d，硝酸盐去除负荷为0.236kg/m3d，达到文献报道水平;(2)当控制n(C):n(N):n(S)为1:1:1时对于单质硫的产生是极为有利的，单质硫产率能够达到83.1%左右，说明兼养反硝化工艺能够很好的使产物停留在单质硫阶段，稳定运行时，UASB兼养反硝化脱硫工艺中自养反硝化占主导地位，发生力度为70.8%;(3)不同碳源对于硝酸盐去除率的大小是乙酸钠＞乙酸＞乙醇＞葡萄糖，对于硫化物去除率的大小是乙酸钠＞乙醇＞乙酸＞葡萄糖，而理论单质硫的产率是乙酸钠＞乙酸＞乙醇＞葡萄糖，葡萄糖作为碳源时会抑制自养反硝化微生物的生长，乙醇作为碳源时亚硝酸盐生成率较高且单质硫生成率低，它们并不适宜作为兼养反硝化脱硫工艺的碳源;(4)乙酸钠是兼养反硝化最适宜碳源，当乙酸钠作为碳源时，NO3--N、TOC、S2--S去除率分别为81.2%、75.1%和85.4%，理论单质硫产率可以达到75.8%;(5)兼养反硝化脱硫污泥的粒径集中在1.25.6mm，占整个颗粒污泥的50.96%，颗粒污泥的沉降速度在43.52.5m/h之间，沉降性能良好，污泥的湿密度为1.038g/mL;(6)初筛了7株反硝化脱硫菌，根据脱氮除硫实验结果筛选出2株脱氮除硫率最高的菌株H3和H7，经过菌落形态、生理生化实验和16S rDNA基因序列鉴定，确定两株都为施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)，都为非耐盐菌株;(7)菌株H3的生长最适起始pH为6.94，最适反硝化pH为6.77;H7的生长最适起始pH为6.88，最适反硝化pH为6.56。H3的最适生长温度为30.4℃，最适反硝化温度为31.4℃;而菌株H7的最适生长温度为30.6℃，最适反硝化温度为31.2℃。

关键词：反硝化脱硫快速启动碳源类型脱氮除硫菌

高碳氮比条件下反硝化脱硫效能及微氧强化生物产硫研究

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高碳氮比条件下反硝化脱硫效能及微氧强化生物产硫研究

作者：郜爽哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

反硝化脱硫工艺在高浓度含硫含碳废水处理中显示出极高的优点。如何更经济有效地处理含硫及高浓度有机碳的废水并实现资源化回收单质硫，成为国内外研究的缺口。有机碳源浓度过高时，反硝化脱硫工艺产生单质硫、脱除硫化物的效能大大降... 详细信息

反硝化脱硫工艺在高浓度含硫含碳废水处理中显示出极高的优点。如何更经济有效地处理含硫及高浓度有机碳的废水并实现资源化回收单质硫，成为国内外研究的缺口。有机碳源浓度过高时，反硝化脱硫工艺产生单质硫、脱除硫化物的效能大大降低。本研究针对有机碳源偏高的含硫含氮废水，旨在探讨反硝化脱硫工艺运行的几种强化手段，获得高碳氮比(C/N)条件下的最佳运行条件，最大程度提高系统单质硫转化率及硫化物去除率。本研究针对高碳氮比条件下反硝化脱硫工艺效能强化的两种手段进行探讨，考察水力停留时间(HRT)对厌氧条件下反硝化脱硫工艺脱除污染物效能的影响，及微氧强化手段对反硝化脱硫工艺产生单质硫效能的提升作用。在连续流膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器中考察了C/N=3、S/N=5:6条件下反硝化脱硫工艺在不同HRT条件下的运行效能，确立工艺最佳HRT=30h，系统单质硫生成效能为0.51kg·m·d，硫化物去除率为83.2%;证明了在厌氧条件下调节HRT对单质硫转化率效能提升能力有限。考察了C/N=3、S/N=5:8条件下反硝化脱硫工艺在不同HRT条件下的运行效能，得出在连续流DSR工艺中，降低硫氮比有助于提升日单质硫产量，但不利于硫化物去除这一结论。建立了微氧调控高碳氮比条件下反硝化脱硫工艺的新方法，即通过直接微氧启动手段建立高效反硝化脱硫工艺。在容积负荷分别为1.6kgS2-/m3·d、2.1kgAC--C·m·d、0.8kgNO-3-N·m·d，HRT=12h的条件下，溶解氧(DO)条件为DO=0.1±0.02mg/L和0.15±0.02mg/L时，硫化物去除率分别为71.4%和86.0%，分别比厌氧条件提升了40.5%和55.1%，单质硫转化率分别为62.5%和83.1%，单质硫日产量分别为0.76kg·m·d和1.00kg·m·d，比厌氧条件下提升了0.28kg·m·d和0.52kg·m·d。确定了直接在微氧条件下启动DSR工艺具有更高的污染物脱除及生物产硫效能。

关键词：反硝化脱硫高碳氮比微氧强化异化单质硫还原

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对甲酚为碳源的反硝化脱硫工艺运行效能研究

对甲酚为碳源的反硝化脱硫工艺运行效能研究

作者：韩康中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

石油化工、医药等行业产生大量高浓度的含硫、氮、酚的废水,此类废水如不处理直接排放将会对环境产生严重危害。反硝化脱硫工艺能够在一个反应器内同步去除硫化物、硝酸盐和有机物,具有处理效果高、工艺简单、操作方便等优点,在含硫含... 详细信息

石油化工、医药等行业产生大量高浓度的含硫、氮、酚的废水,此类废水如不处理直接排放将会对环境产生严重危害。反硝化脱硫工艺能够在一个反应器内同步去除硫化物、硝酸盐和有机物,具有处理效果高、工艺简单、操作方便等优点,在含硫含氮处理领域具有广泛的应用前景。然而,目前该工艺尚未出现以酚类物质作为有机碳源的报道。基于此,本研究以UASB反应器研究对甲酚为碳源时,反硝化脱硫工艺的碳氮硫同步去除效果及单质硫的累积情况,并探索了醌类物质电子介体对反硝化脱硫工艺单质硫累积的促进作用,在此基础上,采用人工神经网络技术建立了对甲酚为碳源的反硝化脱硫工艺模型,并以此模型为基础,提出该工艺高效稳定运行的调控对策。研究结果为反硝化脱硫工艺在石油化工、医药等行业废水处理领域应用奠定了理论和技术基础。对甲酚为碳源反硝化脱硫工艺碳氮硫同步去除效果及单质硫累积情况研究结果表明,在进水时硫化物为100mgS/L,对甲酚与硫化物浓度比为7:4时,对甲酚、硫化物和氮的去除率分别为95.39%、99.32%和96.31%,单质硫累积率随着碳硫比升高而升高,此时为最高53.58%。高通量测序结果表明,随着进水碳硫比的升高,微生物多样性下降,但均匀度升高,主要的异养微生物是Proteinilasticum(牛瘤菌属)、Pseudomonas(假单胞菌属)、Rhizoblum(根瘤菌属)、Simplicispira(贪食菌属)和Petrimonas(理研菌属),主要的自养微生物是Arcobacter(弓形杆菌属)、Acetoanaerobium(厌氧硝菌属)、Sulfurimonas;水力停留时间由12h缩短至7h和3h时,对甲酚去除率分别为95.39%、62.11%和51.44%,硫化物去除率为99.32%、78.76%和99.21%,氮去除率为96.31%、95.09%和79.92%,单质硫累积率由53.58%下降至42.53%和20.44%;对甲酚、硝酸盐、硫化物浓度由50mgC/L,87.5mgN/L、51.25mgS/L增加到175mgC/L,100mgS/L、和102.5mgN/L时,碳氮硫去除率保持在95%以上,单质硫的累积率明显上升,平均单质硫累积率由20.02%增加到53.58%。当进水对甲酚、硝酸盐、硫化物浓度进一步增加到350mgC/L、205mgN/L、200mgS/L时,对甲酚、硝酸盐去除率急剧下降至5.78%和87.30%,体系崩溃。醌类电子介体蒽醌-2,6-二磺酸(AQDS)和1,2-萘醌-4-磺酸酯(NQS)对反硝化脱硫工艺单质硫累积的促进作用,结果表明,25μmol/LNQS与AQDS相比,单质硫累积率升高24.46%,对甲酚去除率升高10.79%,氮去除率升高0.64%。NQS对反硝化脱硫工艺的促进作用更明显。采用人工神经网络技术构建了对甲酚为碳源的反硝化脱硫工艺模型。经过15731步迭代,模型的预测值与实际值平均偏差为4.92%,说明模型拟合度较好。采用分离权法,明确对甲酚为碳源的反硝化脱硫工艺的各影响因素排序为底物比>HRT>S>pH,反硝化脱硫工艺的实际运行过程中,可以保持适当的进水碳硫比和水力停留时间,调节进水底物浓度来调节工艺的运行效果。

关键词：反硝化脱硫微生物群落结构醌 BP神经网络

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氯霉素对混养反硝化脱硫工艺运行效能研究

广州化工 2017年第5期45卷 33-36页

作者：李文斐刘春爽李伟李雪晨赵东风中国石油大学(华东)化学工程学院山东青岛266580

采用UASB反应器考察氯霉素对反硝化脱硫工艺运行效能及微生物群落结构的影响。结果表明,氯霉素的投加对反硝化脱硫工艺影响不大。通过高通量测序技术分析微生物群落结构,发现氯霉素的存在会降低反应器中反硝化脱硫污泥微生物群落多样性... 详细信息

采用UASB反应器考察氯霉素对反硝化脱硫工艺运行效能及微生物群落结构的影响。结果表明,氯霉素的投加对反硝化脱硫工艺影响不大。通过高通量测序技术分析微生物群落结构,发现氯霉素的存在会降低反应器中反硝化脱硫污泥微生物群落多样性。高氯霉素条件下,Thauera、Pseudomonas和Azoarcus是主要的异养反硝化微生物,Sulfurovum和Thiobacillus是主要的自养反硝化微生物,这些微生物使系统保持较好的硫氮同步脱除效果,此外,胞外聚合物尤其是胞外蛋白随氯霉素浓度增加而增加。

关键词：反硝化脱硫氯霉素微生物群落结构胞外蛋白

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废水脱硫脱氮工艺效能调控及生物强化策略研究

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废水脱硫脱氮工艺效能调控及生物强化策略研究

作者：陈雪琪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

我国含硫含氮有机废水的治理需求迫切,而采取反硝化脱硫工艺可以有效去除废水含硫含氮污染物,同时从废水中回收单质硫,而反硝化脱硫反应器内功能微生物类型多、代谢复杂,导致单质硫生成率低而且不稳定,利用生物强化技术可以高效,低成本... 详细信息

我国含硫含氮有机废水的治理需求迫切,而采取反硝化脱硫工艺可以有效去除废水含硫含氮污染物,同时从废水中回收单质硫,而反硝化脱硫反应器内功能微生物类型多、代谢复杂,导致单质硫生成率低而且不稳定,利用生物强化技术可以高效,低成本的解决这些问题。基于此,本课题围绕单质硫生成率,首先考察了不同营养条件下反硝化脱硫系统的运行效能;其次借助高通量测序分析探究不同营养条件下的微生物群落演替规律;最后通过特异性的筛选功能细菌策略及菌株功能鉴定来认知反硝化脱硫系统中的功能微生物,制备固体菌剂,为生物强化技术的工程应用奠定了基础。通过改变反应器运行的营养条件(从自养切换到异养再切换到混养条件),并在混养条件设置了不同的碳源比例,发现混养条件下更有利于污染物的去除及系统中单质硫的转化,并且最佳有机碳和无机碳浓度为368 mg/L,15.9 mg/L,此时反硝化脱硫系统的单质硫产率远高于其它阶段。在该进水条件下,反硝化脱硫系统对硫化物和硝酸盐实现完全去除,且单质硫的生成率达到60%。16Sr RNA基因Illumina高通量测序结果显示反硝化脱硫系统中的优势菌属共有7种,并且不同营养条件下的优势菌属各有不同,其中在混养环境下Thauera,Arcobacter和Azoarcus为核心优势菌属,分析不同阶段的微生物群落演替规律,发现单质硫生成率的提高总是伴随着Arcobacter丰度的增加,在最佳碳源条件下,丰度达到了50%。对这7种菌属进行分离,鉴定,并对分离后的7株菌株进行脱硫脱氮性能的研究,发现这七株菌都具备脱硫脱氮功能,其中菌株Thauera ***1T、Arcobacter cloacae ***28-13和Azoarcus ***3脱硫脱氮性能优于其它菌株。通过微生物互作网络图,发现这三种核心菌之间的相关性较弱,且功能相似,极有可能为竞争关系,结合微生物群落演替规律分析,认为Arcobacter cloacae ***28-13是反硝化脱硫系统中能够实现碳氮硫高效去除以及高单质硫产率的核心微生物。将Arcobacter cloacae ***28-13制成生物强化剂,为之后的工程应用的提供准备。

关键词：反硝化脱硫营养条件核心功能微生物生物强化

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废水中苯酚、硫化物和硝酸盐的同步去除

现代化工 2017年第2期37卷 66-69页

作者：许健刘春爽张秀霞李文斐中国石油大学(华东)化学工程学院山东青岛266580

利用UASB反应器考察反硝化脱硫工艺(Denitrifying sulfide removal,DSR)对废水中苯酚、硫化物和硝酸盐的去除效果,并通过高通量测序技术分析工艺运行过程中微生物群落结构特征。结果表明:DSR工艺可以同步去除废水中苯酚、硝酸盐和硫化物... 详细信息

利用UASB反应器考察反硝化脱硫工艺(Denitrifying sulfide removal,DSR)对废水中苯酚、硫化物和硝酸盐的去除效果,并通过高通量测序技术分析工艺运行过程中微生物群落结构特征。结果表明:DSR工艺可以同步去除废水中苯酚、硝酸盐和硫化物,硫化物全部转化为硫酸盐,无单质硫积累;控制适当的S/N质量比有利于保持较好的碳氮硫去除率,S/N质量比为2∶3时,NO-3-N、S2-和C6H5O--C去除率分别达到73%、95%和80%;DSR工艺运行过程中主要存在的异养反硝化菌属为Bacillus、Thauera、Pseudomonas和SB-1_norank,自养反硝化菌属为Thiobacillus、Azoarcus和Sulfurovum。

关键词：反硝化脱硫硫化物单质硫微生物群落结构

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