CN102276075B - 组合式污水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式污水处理装置，由多个污水处理基元板拼装连接组合形成整体式的网格状污水过滤组件，过滤组件外轮廓与污水的流动水体断面的形状和尺寸相适应，由此来确定选用污水处理基元板的形状和数量，每个污水处理基元板包括由一个装填水处理吸附剂的网箱，每个网箱由一个单元框架和两个带有网孔的盖板活动组装而成，盖板的网孔能阻止网箱内的水处理吸附剂流失。污水处理基元板的形状和数目可以自由调节，以使污水处理器的尺寸与需要处理的污水系统相适应。污水处理基元板拆装方便，有利于水处理吸附剂重复利用，减少二次污染。本发明结构简洁、操作简便、成本低廉、适用性强、尺寸可调性好，可适合于各种污水处理体系的应用。

Description

组合式污水处理装置

技术领域

本发明涉及一种污水处理装置，特别是涉及一种方便拆卸和拼装的组合式污水处理装置，属于工业和生活废水处理技术领域。

背景技术

近年来，我国水污染事故频发，2005年11月，松花江被硝基苯污染；2005年12月，重庆市垫江发生爆炸事故，引发苯系物泄漏，造成新民桂溪河、曹家河等河流污染； 2005年年底和2006年初，广东北江和湖南湘江发生镉污染；2007年5月底，太湖爆发了蓝藻危机。 2005年，全国人大常委会水污染防治法执法检查组检查发现，中国七大水系中劣V类水体占三成左右，河流、河段已有近1/4因污染而不能满足灌溉用水要求，全国湖泊约有75%的水域受到显著污染，水体已经失去使用功能，成为有害的脏水，连农业灌溉都不行；淮河、太湖等重污染地区一些“癌症村”陆续出现，江河的水污染形势十分严峻。水污染的预防、治理及其预案措施已成为迫在眉睫的重任。

在工业和生活污染物处理过程中，吸附法作为一种重要的物理化学方法在污水处理，特别是在重金属和有机物污染废水处理中有着广泛的应用。吸附剂是能有效地从气体或液体中吸附其中某些成分的固体物质。吸附剂具有大的比表面、适宜的孔结构及表面结构，对被吸附质有强烈的吸附能力，一般不与吸附质和介质发生化学反应，制造方便，容易再生，并有良好的机械强度。最具代表性的吸附剂是活性炭，吸附性能很好，但是成本比较高，曾应用在松花江事件中用来吸附水体中的甲苯。其次还有分子筛、硅胶、活性铝、聚合物吸附剂和生物吸附剂等等。水体中污染监测与防治一直是环境科学研究的热点，人们不断地开发、改进治理重金属废水的方法和技术，产生了如物理法、化学法、生物化学法等处理方法。生物吸附法处理废水是一种很有潜力的废水处理技术。它具有处理效率高、pH值和温度条件范围宽、投资小、运行费用低以及可有效地回收等优点。一些廉价的植物材料或生活生产的废弃物可直接用作吸附剂吸附废水中的污染物质，例如活性炭、麦秸、稻草、棉纤维 、甘蔗渣丝瓜络、煤灰煤渣、蒙脱土以及合成树脂等等。大多数重金属、有机物和生物分子都能够被吸附出去，经过处理或改性后吸附材料的吸附能力更强、吸附量更大、适用范围更广，并且吸附材料通过回收处理之后可以反复使用。利用天然植物材料或生活生产的废弃物处理电镀废水不仅节约了处理废水的费用，并且利用了生活中的废弃物，达到了以废治废的效果，具有良好的经济效益和环境效益。因此，利用吸附法处理污水被认为是最具应用前景的污水处理手段之一。

现有的污水处理装置通常具有污水过滤膜、过滤网或过滤毡等过滤组件，在过滤组件上分布有大量允许水分子通过的微孔道，过滤组件在水处理系统中通常沿切割水流的方向设置安装，由污水集纳池收集待处理的污水，通过过滤组件的过滤，获得净化水，根据暂存于澄清池中净化水中的物理化学指标确定净化水的用途或后续处置方式。

虽然各类吸附分离材料均已取得了重要的研究进展，但其实用化进程较为迟缓，在一些水污染的处理中，大量材料未经实用化构造，直接倾倒入污水中进行吸附，对水处理吸附剂材料的高效利用和回收等都带来了很大困难，尤其是在河道污水的净化处理方面，尚没有操作简便、成本低廉的污水处理装置，在水处理吸附剂的回收手段方面也存在问题。面临日益严峻的水体污染问题，仍然没有切实有效的方式与装置对其进行净化处理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的缺点与不足，提供一种构造实用化的污水处理器，结构简洁、安装方便、操作简便、成本低廉、适用性强、尺寸可调性好，可适合于各种污水处理体系的应用。

为解决上述技术问题，本发明的构思是：

污水处理装置采用实用化构造，它由“污水处理基元板”相互连接而成的，连接的数目可以自由调节，装有污水处理材料的“污水处理基元板”通过不同的方式拼接组合成特定的形状，以满足不同场合的应用要求；“污水处理基元板”由单元框架结构和污水处理材料构成；污水处理材料置于单元框架结构中，污水处理装置中分布着大量的空隙，空隙的大小允许水的进出，但可以阻止单元框架内的污水处理剂的流失；框架结构上含有特定的连接结构部件，连接部件可以实现各污水处理基元板间的相互连接，通过污水处理基元板间的相互连接形成网格状污水处理器；针对不同的水体污染物，选择合适的污水处理吸附材料，再根据污水处理材料的尺寸和形状以及应用场合。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种组合式污水处理装置，包括污水过滤组件，在污水过滤组件上分布有大量允许水分子通过的微孔道，污水过滤组件沿切割水流的方向设置；污水过滤组件将污水处理池分隔为集水池和澄清池，集水池用于收集待处理的污水，澄清池用于暂存处理后的净化水；污水过滤组件由多个污水处理基元板拼装连接组合而成，每个污水处理基元板具有单元框架，单元框架外缘设有连接部件，每个单元框架分别通过其连接部件与相邻的单元框架活动组装，形成整体式的网格状污水过滤组件，污水过滤组件外轮廓的形状和尺寸与污水的流动水体断面的形状和尺寸相适应，由此来确定选用污水处理基元板的形状和数量；每个污水处理基元板包括一个装填水处理吸附剂的网箱，每个网箱由一个单元框架和两个带有网孔的盖板活动组装而成，盖板嵌入单元框架内，盖板的网孔能阻止网箱内的水处理吸附剂流失。

上述污水过滤组件的相邻连接部件之间采用铰链、搭扣、旋钮、铆钉、搭钌或对接弯钩连接方式。

为了简化结构，作为本发明的改进，上述相邻的单元框架之间采用合页铰接方式连接，通过扇叶方式折叠和展开实现多个污水处理基元板的收放；单元框架靠近顶面的一侧面安装有连接浮筒的固定锁钩。

上述水处理吸附剂采用天然材料、改性材料和合成材料中的一种或任意几种材料的混合。

上述天然材料至少包括直接天然材料和天然材料提取物，直接天然材料为植物材料，包括但不限于麦秸、稻草、棉花杆、竹叶、干果壳、丝瓜络、剑麻和甘蔗渣，直接天然材料还包括植物材料的废弃物或者植物材料经物理处理方式处理后的产物，物理处理方式包括但不限于压榨、干燥、干馏和炭化处理方式；上述天然材料提取物为动植物提取物，包括但不限于纤维素、淀粉、海藻酸、壳聚糖、葡聚糖、透明质酸、树胶、明胶、虫胶和胶原；上述改性材料为植物材料经化学改性处理方式处理后的产物，包括但不限于改性纤维素、醚化丝瓜络和酯化丝瓜络，化学改性处理方式包括但不限于醚化、酯化、硝化、磺化、乙酰化、磷酸化和苄氯化处理方式；上述合成材料为采用聚合方法制备的各种聚合物及其共混改性材料，包括但不限于丙烯酸酯及其共聚物、氨基树脂和聚马来酸酐。

上述单元框架及其连接部件的材料为金属材料、无机非金属材料、有机聚合物材料或复合材料。

上述金属材料包括但不限于铝及其合金、钢铁及其合金、铜及其合金、钛及其合金；上述无机非金属材料包括但不限于陶、粘土、瓷等；上述有机聚合物材料包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、ABS、尼龙、环氧树脂、酚醛树脂、尿醛树脂、氨基树脂和醇酸树脂；上述复合材料包括但不限于金属基复合材料、聚合物基复合材料和陶瓷基复合材料。

上述单元框架的形状包括但不限于三角形、矩形、正方形、六边形、圆形、半圆形、椭圆形和扇形。

上述单元框架的长度或宽度的尺寸为1cm~2m，单元框架的厚度为1cm~2m。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1. 在应用于污水处理时，可根据实际需要处理的污水体系的大小，选择合适的污水处理基元板或将一定数目的污水处理基元板进行相互连接，构成对污水具有最佳处理效果的装置；

2. 在污水处理装置达到饱和或污水处理效果不明显时，可将污水处理基元板分拆并对污水处理剂进行回收再处理，实现重复使用；

3. 本发明污水处理装置结构简洁，设计和制造成本低，操作方便，尺寸可调，非常适合于各种污水处理体系应用。

附图说明

图1是采用本发明第一个实施例技术方案的污水处理系统示意图。

图2是本发明第一个实施的污水处理基元板结构组装示意图。

图3是本发明第一个实施的六边形的污水处理基元板结构图。

图4是本发明第一个实施中相邻的污水处理基元板的连接部件的连接方式示意图。

图5是本发明第一个实施中不同水处理吸附剂材料尺度与盖板网孔尺寸对比示意图。

图6是本发明第一个实施例的污水处理基元板连接方式示意图。

图7是本发明第二个实施例的污水处理基元板使用状态示意图。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图详述如下：

实施例一：

参见图1～6，一种组合式污水处理装置，包括污水过滤组件，在污水过滤组件上分布有大量允许水分子通过的微孔道，污水过滤组件沿切割水流的方向设置；污水过滤组件将污水处理池分隔为集水池1和澄清池2，集水池1用于收集待处理的污水，澄清池2用于暂存处理后的净化水；污水过滤组件由多个污水处理基元板7拼装连接组合而成，每个污水处理基元板7具有单元框架3，单元框架3外缘设有连接部件6，每个单元框架3分别通过其连接部件6与相邻的单元框架3活动组装，形成整体式的网格状污水过滤组件，污水过滤组件外轮廓的形状和尺寸与污水的流动水体断面的形状和尺寸相适应，由此来确定选用污水处理基元板7的形状和数量；每个污水处理基元板7包括一个装填水处理吸附剂5的网箱，每个网箱由一个单元框架3和两个带有网孔的盖板4活动组装而成，盖板4嵌入单元框架3内，盖板4的网孔能阻止网箱内的水处理吸附剂5流失；单元框架3靠近顶面的一侧面安装有连接浮筒9的固定锁钩8。本发明污水处理装置的实用化构造是由“污水处理基元板”相互拼装连接而成的，连接的“污水处理基元板”数目可以自由调节，以使污水处理器的尺寸与需要处理的污水系统相适应。参见图5，不同的水处理吸附剂5的材料尺度R₁与盖板4的网孔尺寸比R₂相对比，R₁＞R₂，单元框架结构中分布着大量的空隙，空隙的尺寸大小允许水的进出，但可以阻止单元框架内的污水处理剂的流失。这种污水处理装置的尺寸可以根据污水处理的实际需要通过增减“污水处理单元板”进行构造和调整。在应用于污水处理时，根据实际需要处理的污水体系的大小，选择合适的污水处理基元板或将一定数目的污水处理基元板进行相互连接，构成对污水具有最佳处理效果的装置。在污水处理装置达到饱和或污水处理效果不明显时，将污水处理器从污水体系中取出，解开连接部件获得污水处理基元板。打开污水处理基元板的框架结构，对污水处理剂进行回收，浓缩污染物进行集中处理，对污水处理剂按污水处理剂的回收再生条件或无害化处理方法进行再生处理或无害化处置。对再生的污水处理剂可以重新装填于污水处理器的框架结构中以进一步利用。

参见图4，本发明中的污水过滤组件的相邻连接部件6之间采用铰链、搭扣、旋钮、铆钉、搭钌或对接弯钩连接方式，使污水处理基元板7的连接方式多样，并满足多种需要。

本发明中的水处理吸附剂5采用天然材料、改性材料和合成材料中的一种或任意几种材料的混合。

本发明中的天然材料至少包括直接天然材料和天然材料提取物，直接天然材料为植物材料，包括但不限于麦秸、稻草、棉花杆、竹叶、干果壳、丝瓜络、剑麻和甘蔗渣，直接天然材料还包括植物材料的废弃物或者植物材料经物理处理方式处理后的产物，物理处理方式包括但不限于压榨、干燥、干馏和炭化处理方式；天然材料提取物为动植物提取物，包括但不限于纤维素、淀粉、海藻酸、壳聚糖、葡聚糖、透明质酸、树胶、明胶、虫胶和胶原；改性材料为植物材料经化学改性处理方式处理后的产物，包括但不限于改性纤维素、醚化丝瓜络和酯化丝瓜络，化学改性处理方式包括但不限于醚化、酯化、硝化、磺化、乙酰化、磷酸化和苄氯化处理方式；合成材料为采用聚合方法制备的各种聚合物及其共混改性材料，包括但不限于丙烯酸酯及其共聚物、氨基树脂和聚马来酸酐。利用天然植物材料和生产生活废弃物通过吸附、降解、絮凝及沉降等过程可有效地去除废水中的污染物离子，具有操作简单可靠，投资少，运行成本较低。这些天然植物材料和生活或工业中的废弃物，以往大部分当作燃料或废渣弃去，造成自然资源的极大浪费，回收利用不仅节能环保而且达到以废制废的目的。

本发明中的单元框架3及其连接部件6的材料为金属材料、无机非金属材料、有机聚合物材料或复合材料。

本发明中的金属材料包括但不限于铝及其合金、钢铁及其合金、铜及其合金、钛及其合金；无机非金属材料包括但不限于陶、粘土、瓷等；有机聚合物材料包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、ABS、尼龙、环氧树脂、酚醛树脂、尿醛树脂、氨基树脂和醇酸树脂；复合材料包括但不限于金属基复合材料、聚合物基复合材料和陶瓷基复合材料。所用材质根据使用场合的不同、成本高低而选择采用。连接部件所选材料可以与单元框架结构相同，也可以不同。

本发明中的单元框架3的形状包括但不限于三角形、矩形、正方形、六边形、圆形、半圆形、椭圆形和扇形。单元框架的形状能够适应各种情况下，满足能与各种特定场合（如管道）相配套，单元框架的形状可以有多种异形轮廓，单元框架能够拼合复杂的河道断面形状相适应的污水过滤组件。参见图3，六边形的污水处理基元板7的组合连接方式采用雌雄扣作为连接部件6进行连接，可形成简单、多样的组合形状，满足特异场合的废水处理要求。

本发明中的单元框架3的长度或宽度的尺寸为1cm~2m，单元框架3的厚度为1cm~2m。

对于工厂的工业废水中含有重金属离子Cd²⁺，用本发明的污水处理装置可对废水进行净化处理，回收其中的重金属离子以达到排放标准。如图6所示，工业废水排放池为梯形河道，河道底宽2m，深1.73m，侧壁与底面的夹角为120°。选用铝合金材质的正三角形单元框架3结构，正三角形单元框架3结构的边长为0.9m，厚度为20cm。用12个单元框架3结构将其互相拼接成梯形河道截面的形状，形成污水过滤组件，将污水处理池分隔为集水池1和澄清池2，集水池1用于收集待处理的污水，澄清池2用于暂存处理后的净化水，单元框架3结构之间采用螺栓连接。选用经酯化处理的丝瓜络作为水处理吸附剂5材料，并将其切割成直径大于1cm的块状碎屑，将该水处理吸附剂5材料填充到由单元框架3和盖板4活动组装形成的网箱内，用孔径为0.8cm的盖板4将水处理吸附剂5材料贮存于单元框架3结构内以防止其流失。当污水排放河道中的工业废水流经污水处理器时，其中的重金属离子被吸附材料吸附。在污水处理装置达到饱和或污水处理效果不明显时，将本发明污水处理装置从污水体系中取出，解开连接部件6获得污水处理基元板7。打开污水处理基元板7的单元框架3结构，对水处理剂5进行回收，浓缩污染物进行集中处理，使用过的水处理吸附剂5按照其回收再生条件或无害化处理方法进行再生处理或无害化处置。再将再生的水处理剂5重新装填于污水处理装置的框架结构中以进一步利用。

实施例二：

参见图7，本实施例与本发明的第一个实施例基本相同，不同之处在于：

本发明中的相邻的单元框架3之间采用合页10铰接方式连接，通过扇叶方式折叠和展开实现多个污水处理基元板7的收放；单元框架3靠近顶面的一侧面安装有连接浮筒9的固定锁钩8。

对于湖泊水域发生油污泄漏事故，用本发明的污水处理装置可清除飘浮在湖面的大面积油污。如图7所示，选用工程塑料ABS材质的污水处理单元框架3结构，长方形单元框架3结构的长为2m，高为1m，厚为20cm。相邻的单元框架3结构之间采用合页10铰接方式连接，通过扇叶方式折叠和展开实现多个污水处理基元板7的收放，存放或运输该污水处理装置时可将其折叠，使用时将其展开，并安装固定锁钩8及浮筒9，固定锁钩8安装在单元框架3靠近顶面的一侧面，用于连接浮筒9，浮筒9使本发明的污水处理装置的顶端高于水面，防止污水未经过滤混入澄清后的水体中影响水处理的质量和效果。选用花生壳作为水处理吸附剂5材料，先将小块状的花生壳封装在麻袋中，再将装有花生壳的小包麻袋置于长方形单元框架3结构中，并将其贮存在由单元框架3和盖板4活动组装形成的网箱内以便防止其流失。首尾相连的长方形单元框架3结构竖直漂浮于水面，防止油污的进一步扩散并对油污进行吸附清除。在污水处理装置达到饱和或污水处理效果不明显时，将污水处理装置从污水体系中取出，拆下浮筒9及固定锁钩8，收起污水处理基元板7。打开污水处理基元板7的框架结构，对水处理吸附剂5进行回收，浓缩污染物进行集中处理，使用过的水处理吸附剂5按照回收再生条件或无害化处理方法进行再生处理或无害化处置。再将再生的水处理吸附剂5重新装填于污水处理装置的网箱内以便进一步利用。

实施例三：

本实施例与本发明的第一和第二个实施例基本相同，不同之处在于：

在实验室水池中，时常会有少量苯类溶剂流入，本发明的污水处理装置对实验室废水进行净化处理，能吸附其中的苯类溶剂。在水池下水管道中安装小型化的本发明污水处理装置，选用铜材质的圆柱体单元框架3结构，圆柱体半径为5cm，长30cm，将其接入排水管道。选用活性炭作为水处理吸附剂5，将活性炭填充入圆柱体单元框架3和盖板4活动组装形成的网箱内，并用由铜网制作的盖板4将其贮存在单元框架3结构中防止其流失。实验室废水从圆柱形的污水处理基元板7的一侧进入，从另一侧流出，废水中的残留溶剂被污水处理装置中的活性炭吸附。在污水处理装置达到饱和或污水处理效果不明显时，将污水处理装置从排水管道中取出，打开污水处理基元板7的框架结构，对使用过的水处理吸附剂5进行回收，浓缩污染物进行集中处理，对水处理吸附剂5按其回收再生条件或无害化处理方法进行再生处理或无害化处置。再将再生的水处理吸附剂5重新装填于污水处理装置的网箱内以便进一步利用。

实施例四：

本实施例与前述实施例基本相同，不同之处在于：

对于河流上游处的化工厂原料泄漏，大量硝基苯流入河道造成严重污染，用本发明的污水处理装置对河水进行净化处理，可清除其中的污染物硝基苯。河道截面为长方形，河道宽20m，深5m。选用不锈钢材质的长方形单元框架3结构，长方形长为4m，高2.5m，厚为40cm。用10个单元框架3结构将其互相拼接成河道截面的形状，单元框架3结构之间采用搭扣连接。选用麦秸作为水处理吸附剂5材料，并将其扎成小捆，将若干捆麦秸填充到单元框架3结构内，用盖板4将其贮存于单元框架3结构内以防止其流失。当上游被污染的河水流经污水处理装置时，其中的硝基苯被吸附材料吸附。在污水处理装置达到饱和或污水处理效果不明显时，将污水处理装置从污水体系中取出，解开连接部件6获得分离的污水处理基元板7。打开污水处理基元板7的框架结构，对水处理吸附剂5进行回收，浓缩污染物进行集中处理，对水处理吸附剂5按其回收再生条件或无害化处理方法进行再生处理或无害化处置。再将再生的水处理吸附剂5重新装填于污水处理装置的网箱内以便进一步利用。

上面结合附图对本发明实施例进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，如连接部件的结构可以采用其他形式，单元框架的轮廓形状可以根据各种场合相配套，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种组合式污水处理装置，包括污水过滤组件，在所述污水过滤组件上分布有大量允许水分子通过的微孔道，所述污水过滤组件沿切割水流的方向设置；

所述污水过滤组件将污水处理池分隔为集水池（1）和澄清池（2），所述集水池（1）用于收集待处理的污水，所述澄清池（2）用于暂存处理后的净化水；

其特征在于：所述污水过滤组件由多个污水处理基元板（7）拼装连接组合而成，每个所述污水处理基元板（7）具有一个单元框架（3），所述单元框架（3）外缘设有连接部件（6），每个所述单元框架（3）分别通过其连接部件（6）与相邻的单元框架（3）活动组装，形成整体式的网格状污水过滤组件，所述污水过滤组件外轮廓的形状和尺寸与污水的流动水体断面的形状和尺寸相适应，由此来确定选用所述污水处理基元板（7）的形状和数量；

每个所述污水处理基元板（7）包括一个装填水处理吸附剂（5）的网箱，每个所述网箱由一个单元框架（3）和两个带有网孔的盖板（4）活动组装而成，所述盖板（4）嵌入所述单元框架（3）内，所述盖板（4）的网孔能阻止所述网箱内的水处理吸附剂（5）流失。

2.根据权利要求1所述的组合式污水处理装置，其特征在于：所述污水过滤组件的相邻连接部件（6）之间采用铰链、搭扣、旋钮、铆钉或对接弯钩连接方式。

3.根据权利要求2所述的组合式污水处理装置，其特征在于：相邻的所述单元框架（3）之间采用合页（10）铰接方式连接，通过扇叶方式折叠和展开实现所述多个污水处理基元板（7）的收放；所述单元框架（3）靠近顶面的一侧面安装有连接浮筒（9）的固定锁钩（8）。

4.根据权利要求2或3所述的组合式污水处理装置，其特征在于：所述水处理吸附剂（5）采用天然材料、改性材料和合成材料中的一种或任意几种材料的混合。

5.根据权利要求4所述的组合式污水处理装置，其特征在于：所述天然材料至少包括直接天然材料和天然材料提取物，所述直接天然材料为植物材料，所述直接天然材料还包括所述植物材料的废弃物或者所述植物材料经物理处理方式处理后的产物；所述天然材料提取物为动植物提取物；所述改性材料为所述植物材料经化学改性处理方式处理后的产物；所述合成材料为采用聚合方法制备的各种聚合物及其共混改性材料。

6.根据权利要求1所述的组合式污水处理装置，其特征在于：所述单元框架（3）及其连接部件（6）的材料为金属材料、无机非金属材料、有机聚合物材料或复合材料。

7.根据权利要求6所述的组合式污水处理装置，其特征在于：所述单元框架（3）的形状包括三角形、矩形、六边形、圆形、半圆形、椭圆形或扇形。

8.根据权利要求7所述的组合式污水处理装置，其特征在于：所述单元框架（3）的长度或宽度的尺寸为1cm~2m，所述单元框架（3）的厚度为1cm~2m。

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