CN103183409A - 可层压于水处理反应器内部中的单元模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可层压于水处理反应器内部的单元模块，其作为可层压的单元模块，在通过厌氧或者需氧条件进行操作的水处理反应器内部中包括气体收集空间以及移动路径，从而可实现液体及气体的活塞流，其中，内部的气体及污水、废水上升，从而在到达上述单元模块时，气体被收集在上述气体收集空间中，并且在向上移动时，上部的流体及淤泥移动至下部，并且在下部产生根据污水、废水密度的相位分离，并且优先地位于水面附近的低密度物质向上进行流动，并且下部的流体及淤泥通过相同的移动路径或者不同的移动路径向上部进行移动。

Description

可层压于水处理反应器内部中的单元模块

技术领域

1本发明涉及一种可层压于水处理反应器内部中的单元模块及包括该单元模块水处理反应器，更具体地，涉及一种可层压于通过厌氧或者需氧条件进行操作的水处理反应器的单元模块及包括该单元模块的水处理反应器，其中，所述单元模块可以通过耦合单元垂直层压在水处理反应器中，并且所述多个单元模块可以在水平方向上同时连接在一起。 

背景技术

2通常，通过已广泛使用的全混流反应器对需氧或者厌氧性消化进行处理。但是，已将活塞流反应器（Plug Flow Reactor：PFR）类型的处理方法推荐为适当的方法。 

3但是，流入的有机废水在反应器内完全被搅拌，同时与流入大小一样的量被流出，因此全混流反应器具有不可避免的低处理效率和低处理速度的问题。 

4另外，需氧或者厌氧性消化的特征为如下：为了流体的属性和反应必须伴随搅拌过程，因此被认为不可避免地在反应器中进行完全搅拌。并且，一直使用了搅拌的同时还能够调节排出的批式（batch-type）反应器、离散式反应器和UASB，但是其效率与全混流反应器类似。 

对应于此，具有与活塞流反应器（Plug Flow Reactor：PFR）一样的流动性的反应器在效率上显示出了较大的差别。如上所述的PFR的反应器被认为在理论上可行，但是在实践中难以实现。 

5但是，近来由于全球变暖、大量高浓度废水的排放以及总量的管制等，因此被认为在根据全混流反应器对有机高浓度废水进行处理的方法中存在很多问题。由此，现在迫切地需要一种能够解决上述问题的替代技术。 

发明内容

本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，本发明的目的在于提供可层压于通过厌氧或者需氧条件进行操作的水处理反应器内部中的单元模块及包括该单元模块的水处理反应器，通过耦合单元在垂直方向上将单元模块进行层压的同时，将多个单元模块在水平方向上进行连接，从而能够减少单元模块的安装时间及费用，并且便于安装操作。 

本发明的目的在于提供可层压于通过厌氧或者需氧条件进行操作的水处理反应器内部中的单元模块及包括该单元模块的水处理反应器，其中，将单元模块在垂直方向上进行层压，从而构成为多层，并且在各个单元模块的内部中形成气体层，从而切断流体的流动，或者增加流体的流动性，从而增加气液之间的物质循环和物质反应速度，由此，根据流体的流动可尝试完全的活塞流反应器（Plug Flow Reactor：PFR）的构成，并且可确保只以流体的移动类型作为焦点的理论性活塞流反应器（Plug Flow Reactor：PFR）的效率和反应速度，从而在各个层上可构成为具有差别性地条件。 

用于实现如上所述目的的本发明中，在通过厌氧或者需氧条件进行操作的水处理反应器内部中包括气体收集空间以及移动路径，从而可实现液体及气体的活塞流，其中，内部的气体及污水、废水上升，从而在到达上述单元模块时，气体被收集在上述气体收集空间中，并且在向上移动时，上部的流体及淤泥移动至下部，并且在下部中产生根据污水、废水密度的相位分离，并且优先地位于水面附近的低密度物质向上进行流动，并且下部的流体及淤泥通过一个相同的移动路径或者相互不同的移动路径向上部进行移动。 

在此，单元模块可形成为多边形或者圆形。 

此时，单元模块的顶部表面向上形成为凸出形状，或者向下形成为凹入形状。 

并且，单元模块的上部和下部中包括耦合单元，以便能够通过耦合进行层压。 

在此，耦合单元包括相互耦合的插入突起和耦合部件，或者相互耦合的插入槽和耦合部件。 

此时，单元模块相互耦合并层压为2层以上。 

另外，单元模块构成为，向上凸出的单元模块可相互耦合地层压成2层以上，或者向下凹入的单元模块可相互耦合地层压为2层以上，或者向上凸出的单元模块和向下凹入的单元模块可相互耦合地层压成2层以上。 

在此，在单元模块的各个侧面的相互相反的侧面中包括连接单元，以便可进行连接。 

此时，连接单元包括相互耦合的插入突起和插入槽。 

另外，可层压的单元模块在通过厌氧或者需氧条件进行操作的水处理反应器内部中层压为2层。 

如上所示，具有如上所述构成的本发明可获得如下效果：根据水处理反应器的结构及形状将单元模块易于层压及排列成各种高度及范围，从而不仅可减少单元模块的安装时间及安装费用，而且便于并易于安装操作，并且通过气体收集空间对气体进行收集，从而切断流体的流动，或者增加液体的流动性，从而提高物质循环及物质反应速度，并且根据流体的流动可尝试完全搅拌，并且可确保理论性活塞流反应器（Plug Flow Reactor：PFR）的效率和反应速度。 

附图说明

图1是概略地表示根据本发明的形成为多边形状并顶部表面向上吐出的单元模块的一个实施例的透视图。 

图2是A-A’线截面图。 

图3是概略地表示根据本发明的形成为多边形状并顶部表面向上吐出的单元模块的另一个实施例的透视图。 

图4是B-B’线截面图。 

图5是概略地表示根据本发明的形成为多边形状并顶部表面向上吐出的单元模块的又另一个实施例的透视图。 

图6是概略地表示根据本发明的形成为圆形状并顶部表面向上吐出的单元模块的一个实施例的透视图。 

图7是概略地表示根据本发明的形成为多边形状并顶部表面向上吐出的单元模块的耦合结构的透视图。 

图8是C-C’线截面图。 

图9是概略地表示根据本发明的形成为多边形状并顶部表面向上吐出的单元模块的根据另一个实施例的耦合结构的透视图。 

图10是概略地表示根据本发明的形成为多边形状并顶部表面向上吐出的单元模块的另一个实施例的透视图。 

图11是概略地表示根据本发明的形成为多边形状并顶部表面向上吐出的单元模块的连接结构的透视图。 

图12是D-D’线截面图。 

图13是概略地表示根据本发明的形成为多边形状并顶部表面向上吐出的单元模块的根据另一个实施例的连接结构的透视图。 

图14是概略地表示根据本发明的形成为多边形状并顶部表面向上吐出的单元模块的耦合结构及连接结构的透视图。 

图15是概略地表示根据本发明的形成为多边形状并顶部表面向下吐出的单元模块的一个实施例的透视图。 

图16是E-E’线截面图。 

图17是概略地表示根据本发明的形成为多边形状并顶部表面向下吐出的单元模块的另一个实施例的透视图。 

图18是F-F’线截面图。 

图19是概略地表示根据本发明的形成为多边形状并顶部表面向下吐出的单元模块的另一个实施例的透视图。 

图20是概略地表示根据本发明的形成为圆形状并顶部表面向下吐出的单元模块的一个实施例的透视图。 

图21是概略地表示根据本发明的将可层压于通过厌氧或者需氧条件进行操作的水处理反应器内部中的单元模块安装在充气槽中的图。 

图22是是概略地表示根据本发明的可层压于通过厌氧或者需氧条件进行操作的水处理反应器内部中的单元模块安装在厌氧性消化槽中的图。 

具体实施方式

6下面将参照附图详细地描述本发明的具体实施例。另外，本发明的权利范围并不限于本实施例，而只是通过示例来提出的，并且在不脱离其技术性的要点的范围内可进行各种变更。 

7图1至图6是表示根据本发明的形成为多边形状及圆形状并顶部表面向上突出的单元模块的图，图7至图10是表示根据本发明的形成为多边形状并顶部表面向上突出的单元模块的耦合结构的图，图11至图13是表示根据本发明的形成为多边形状并顶部表面向上突出的单元模块的连接结构的图，图14是表示根据本发明的形成为多边形状并顶部表面向上突出的单元模块 的耦合结构及连接结构的图，图15至图20是表示根据本发明的形成为多边形状及圆形状并顶部表面向上突出的单元模块的图，图21是概略地表示根据本发明的将可层压于通过厌氧或者需氧条件进行操作的水处理反应器内部的单元模块安装在充气槽中的图，图22是概略地表示将可层压于通过厌氧或者需氧条件进行操作的水处理反应器内部的单元模块安装在厌氧性消化槽中的图。 

8如图所示，根据本发明的可层压于通过厌氧或者需氧条件进行操作的水处理反应器内部的单元模块1安装于通过厌氧或者需氧条件进行操作的水处理反应器内部，从而可实现固体、液体和气体的活塞流。 

9为此，上述单元模块1具有多边型上体结构，在内部形成有可流入固体、液体和气体的流入空间10，单元模块1的顶部表面30形成为向上凸出的形状，并且在形成为上述凸出形状的顶部表面30的中心部的内部中安装有穿孔管道40而延伸，上述穿孔管道40贯通形成有主要流动路径41，上述主要流动路径41用于将下部流体和淤泥流动至上部。 

10用于收集气体的大约为半圆形状的气体收集空间50形成在穿孔管道40的上部，穿孔管道40延伸到形成为凸起形状的顶部表面30的内部中。在此，与单元模块1的底部表面相比，穿孔管道40的下侧端部位于上侧。 

11另外，辅助流动路径43分别形成在单元模块1的各侧面的中心部。也就是说，与主要流动路径41不同的另一个辅助流动路径43形成在单元模块1的各侧面的中心部，并且将下部的流体和淤泥通过辅助流动路径43流动至上部。 

12此时，辅助流动路径43分别在单元模块1的各侧面的中心部形成为槽孔形状，并且可对辅助流动路径43的形状、位置和数量进行各种变化。 

13如上所述，在单元模块10的顶部表面30的中心部的内部中安装有穿孔管道40而延伸，从而流入到单元模块1的气体、污水和废水的水位达到穿孔管道40的下侧端部之后，气体被收集在气体收集空间50中，并且污水和废水通过穿孔管道40的主要流动路径41流动至上部。 

14在此，本发明的一个实施例中，一个穿孔管道40形成在各个单元模块1中，但是穿孔管道40的数量并不限于此。也就是说，一个形成为凸出形状的顶部表面30形成于单元模块1的顶部，并且一个穿孔管道40安装于顶部表面30的中心部的内部中而延伸。但是，形成为凸出形状的两个以上的顶 部表面30形成于单元模块1的顶部，并且穿孔管道40可分别形成在顶部表面30的中心部的内部中，并且至少两个穿孔管道可以安装于形成在单元模块1上部的凸出形状的一个顶部表面30的内部中。 

15另外，本发明的一个实施例中，单元模块1形成为六面体形状，但是，如图3到图5所示，当单元模块1形成为多边形形状时，也可形成为四边形或者三边形形状。 

另外，本发明的一个实施例中，单元模块1形成为多边形形状，但是，如图6所示，单元模块1可以形成为圆形或者椭圆形等。 

16另外，本发明的一个实施例中，单元模块1的顶部表面30向上凸出形成为半球形状，但是，在单元模块1上向上凸出形成的顶部表面31的形状并不限于此。 

17另外，在单元模块1上形成有耦合单元60，其用于在垂直方向上将另一个单元模块1’进行层压。并且，耦合单元60由上、下部耦合槽61、62和耦合部件63构成，上述上、下部耦合槽61、62分别相反地形成于顶部表面的边缘处及与上述顶部面的边缘处相同位置的底部表面的边缘处，并且上述耦合部件63插入并耦合于上、下部耦合槽61、62中。 

18也就是说，如图7至图10所示，上述单元模块1形成有耦合单元60，其用于在垂直方向上将另一个单元模块1’按照一定间距进行层压，并且，上述耦合单元60包括：至少一个以上的上部耦合槽61，其形成于上述单元模块1的顶部表面边缘处；下部耦合槽62，其在对应于上述上部耦合槽61的底部表面的边缘处形成为与上述耦合槽61相同的形状；耦合部件63，其形成为对应于上述上下部耦合槽61、62的形状，从而其两侧端部的一定部分被插入并耦合。 

19根据如上所述的结构，当将单元模块1、1’在垂直方向上进行层压时，在上、下部耦合槽61、62中插入并耦合有耦合部件63的下上侧端部，上述上、下部耦合槽61、62形成于上述单元模块1的顶部表面及底部表面，并且在上述耦合部件63的上下侧端部中插入并耦合有下、上部耦合槽62、61，从而能够将多个单元模块1、1’在垂直方向上进行层压，上述单元模块1构成为如下：在上部耦合槽61中插入并耦合有耦合部件63的下侧端部，上部耦合槽61形成于上述单元模块1的顶部表面，并且在上述耦合部件63的上侧端部中插入并耦合有下部耦合槽62，下部耦合槽62形成于另一个单元模 块1’的底部表面等。 

20在此，耦合部件63可形成为在其内部具有空洞的管子形状的柱状，并且可形成为其内部被密封的柱状。 

21本发明的一个实施例中，耦合单元60包括上、下部耦合槽61、62，其分别形成在对应于单元模块1的顶部表面和底部表面的位置上；以及耦合部件63，其分别插入并耦合于上、下部耦合槽61、62，但是，耦合单元90可以包括：上、下部耦合突起65、66，其突出形成在对应于单元模块1顶部表面和底部表面的位置上；以及耦合部件67，其具有空洞的管子形状，并且在内部中插入并耦合有上、下部耦合突起65、66。在此，优选地，上、下部耦合突起65、66可构成为具有与耦合部件67相同的空洞直径。 

22根据如上所述的结构，当将单元模块1在垂直方向上进行层压时，将上、下部耦合突起65、66插入并耦合于耦合部件67的下、上侧端部的内周围，上、下部耦合突起65、66形成于上述单元模块1的顶部表面和底部表面，并且在上述耦合部件67的上、下侧端部中插入并耦合有另一个单元模块1’的下、上部耦合突起66、65，从而能够将多个单元模块1、1’在垂直方向上进行层压，上述单元模块1构成为如下：在突出形成于上述单元模块1的上部耦合突起65的外周围插入并耦合有耦合部件67的下侧端部，并且在上述耦合部件67的上侧端部中插入并耦合有突出形成于另一个单元模块1’的底部表面的下部耦合突起65的外周围等。 

23另外，在单元模块1中形成有连接单元70，其用于在水平方向上将另一个单元模块1’进行连接，并且，连接单元70包括：连接突起71，其突出形成于辅助流动路径43的两侧上，上述辅助流动路径43形成于各个侧面中的任何一个侧面的中心部；以及连接孔73，其贯通形成于辅助流动路径43的两侧，上述辅助流动路径43形成于各个侧面中的另一个侧面的中心部。 

24也就是说，如图11至图13所示，在上述单元模块1中形成有连接单元70，上述连接单元70用于在水平方向上将另一个单元模块1’相互进行连接，并且，上述连接单元70包括：连接突起71，其形成于上述单元模块1的各个侧面中的任何一个侧面的辅助流动路径43的两侧下部；连接孔73，其在邻接于单元模块1的任何一个侧面的另一个侧面的辅助流动路径43的两侧下部中贯通形成为对应于连接突起71的形状，上述单元模块1突出形成有上述连接突起71，并且在上述单元模块1的任何一个侧面和另一个侧面 及又另一个侧面等上交替地反复形成有连接突起71以及连接孔73。 

25根据如上所述的结构，在水平方向上连接各个单元模块1时，将形成于各个单元模块1、1’、1’’的侧面的连接突起连接于连接孔73，或者在连接孔上插入连接突起71，从而能够将多个单元模块1、1’、1’’在水平方向上进行连接，上述各个单元模块1、1’、1’’构成为如下：将连接突起71插入并连接于连接孔73上，上述连接突起71突出形成于上述单元模块1的侧面中的任何一个侧面的下部，上述连接孔73贯通形成于另一个单元模块1’的侧面中的另一个侧面的下部，并且在连接孔73上插入并连接有连接突起71，上述连接孔73贯通形成于另一个侧面上，上述连接突起71突出形成于又另一个单元模块1’’的又另一个侧面上 

26根据本发明的一个实施例中，连接单元70的连接突起71和插入并连接有连接突起71的连接孔73形成为半圆形。但是，在将连接突起71插入并连接于连接孔73从而能够在水平方向上连接各个单元模块1、1’、1’’时，连接突起71和连接孔73可以形成为其他各种形状，例如圆形和多边形等。 

27另外，根据本发明的一个实施例中，单元模块1的顶部表面30形成为向上凸出的形状，但是，如图15至20所示，单元模块1的顶部表面30可形成为向下凹入的形状。 

在此，在凹入形状的顶部表面30的中心部的内部中安装有穿孔管道40而延伸，上述穿孔管道40贯通形成有主要流动路径41，上述主要流动路径41用于将下部的流体和淤泥流动至上部，并且在上述凹入形状的顶部表面30的内部和流入空间10的侧壁之间形成有大约锥形形状的气体收集空间50，上述气体收集空间50用于收集气体。 

28另外，与上述单元模块1的底部表面相比，穿孔管道40的下侧端部位于上侧，并且辅助流动路径43分别形成在单元模块1的各个侧面的中心部，上述辅助流动路径43用于将下部的流体和淤泥流动至上部。 

29另外，形成有耦合单元60以及连接单元70，上述耦合单元60用于在垂直方向上将上述单元模块1进行层压，上述连接单元70用于在水平方向上进行连接。 

30并且，本实施例中，形成为凹形的至少两个顶部表面30可形成于各个单元模块1的顶部表面30的中心部的内部中，并且穿孔管道40可分别安装于顶部表面30的中心部的内部中而延伸。 

31另外，本实施例中，单元模块1可适用为矩形、三角形或圆形等各种形状。 

如图21和22所示，32根据具有如上所述结构的本发明的单元模块1可以安装于水处理反应器中，上述水处理反应器包括充气槽5和厌氧性消化槽7中。 

33在此，将安装于充气槽5内的单元模块1可层压设置成3至4层，从而实现活塞流反应器（Plug Flow Reactor：PFR）的流动，在气体收集空间50中停留氧气后，单元模块向上移动的同时，可实现强力的流体流动及大量氧气的传送。 

34另外，将安装于厌氧性消化槽7内的单元模块1可层压设置成5至9层，从而实现活塞流反应器（Plug Flow Reactor：PFR）的流动，在气体收集空间50中停留氧气后，单元模块向上移动的同时，可搅动成无动力。 

35本发明的一个实施例中，单元模块1形成为六面体形状，并且形成为单元模块1的集合体，其在垂直方向上层压并耦合有多个单元模块1的同时，在水平方向上连接并安装有多个单元模块1，从而安装于充气槽5或者厌氧性消化槽7内。但是，在垂直方向上层压并耦合有多个单元模块1的同时，在水平方向上连接并安装有多个单元模块1，以便能够处理污水和废水，上述多个单元模块1在充气槽5或者厌氧性消化槽7内形成为矩形、三角形或圆形的形状。 

36根据如上所述的结构及形状，通常，当水处理反应器的内部形成为方形时，优选地，将根据本发明的形成为多边形上体的单元模块1在垂直方向上进行层压并耦合，同时在水平方向上将多个单元模块1进行连接，从而将单元模块1制作成集合体的形状后进行安装。当水处理反应器的内部形成为圆形时，将根据本发明形成为圆形的单元模块1在垂直方向上进行层压并耦合，同时在水平方向上将多个单元模块1进行连接，从而将单元模块1制作成集合体的形状后进行安装，但是本发明并不限于此。 

37下面将描述根据本发明的在通过厌氧或者需氧条件进行操作的水处理反应器中包括可层压的单元模块的水处理反应器的操作过程。 

在此，将多个单元模块1在垂直方向上层压于水处理反应器的内部，同时在水平方向上连接于水处理反应器的内部，从而按照密度顺序将污水、废水和气泡向上进行移动，并且增加污水、废水和气泡的接触面积，从而增加 氧气的溶解量，进而分解污染物。 

在此，气体包括空气或者甲烷气，并且在注入空气时，可进行需氧性处理，并且在注入甲烷气时，可进行厌氧性处理。 

向通过厌氧或者需氧条件进行操作的水处理反应器的内部流入的气体、污水和废水向上移动，从而在向上述水处理反应器的内部流入的气体、污水和废水流入并到达单元模块1内的流入空间10时，气体、污水和废水中的气体被收集在形成于单元模块1内的气体收集空间50中，并且在通过上述单元模块1的流入空间10向穿孔管道40的主要流动路径41移动时，残留在单元模块1上部的流体和淤泥向单元模块1的下部移动。 

在此，根据污水和废水密度在上述单元模块1的下部中产生相位分离。并且位于单元模块1的流入空间10的水表面附近的低密度物质通过穿孔管道40的主要流动路径41优先地进行流入，以便向单元模块1的上方进行移动。 

在此，位于单元模块1下部的流体和淤泥通过穿孔管道40的主要流动路径41向上部移动，同时除了上述主要流动路径41之外，通过辅助流动路径43向上部移动。 

本发明对特定的实施例进行图示及说明，但是本领域普通技术人员应当理解，可以对本发明的形式和细节进行各种修改，这并不脱离由所附权利要求书所限定的保护范围。 

标号说明 

1、1’、1’’：单元模块               5：充气槽 

7：厌氧性消化槽                  10：流入空间 

30：顶部表面                     40：穿孔管道 

41：主要流动路径                 43：辅助流动路径 

50：气体收集空间                 60：耦合单元 

61：上部耦合槽                   62：下部耦合槽 

63：耦合部件                     65：上部耦合突起 

66：下部耦合突起                 70：连接单元 

71：连接突起                     73：连接槽 

Claims (10)

1.一种可层压于通过厌氧或者需氧条件进行操作的水处理反应器内部的单元模块，其作为可层压的单元模块，在通过厌氧或者需氧条件进行操作的水处理反应器内部中包括气体收集空间以及移动路径，从而可实现液体及气体的活塞流，其中，内部的气体及污水、废水上升，从而在到达上述单元模块时，气体被收集在上述气体收集空间中，并且在向上移动时，上部的流体及淤泥移动至下部，并且在下部产生根据污水、废水密度的相位分离，并且优先地位于水面附近的低密度物质向上进行流动，并且下部的流体及淤泥通过相同的移动路径或者不同的移动路径向上部进行移动。

2.根据权利要求1所述的可层压于通过厌氧或者需氧条件进行操作的水处理反应器内部的单元模块，其中，所述单元模块可形成为多边形或者圆形。

3.根据权利要求1所述的可层压于通过厌氧或者需氧条件进行操作的的水处理反应器内部的单元模块，其中，所述单元模块的顶部表面向上形成为凸出形状，或者向下形成为凹入形状。

4.根据权利要求1-3中任何一项所述的可层压于通过厌氧或者需氧条件进行操作的的水处理反应器内部的单元模块，其中，所述单元模块的上部和下部中包括耦合单元，以便能够通过耦合进行层压。

5.根据权利要求4所述的可层压于通过厌氧或者需氧条件进行操作的的水处理反应器内部的单元模块，其中，所述耦合单元包括相互耦合的插入突起和耦合部件，或者相互耦合的插入槽和耦合部件。

6.根据权利要求4所述的可层压于通过厌氧或者需氧条件进行操作的的水处理反应器内部的单元模块，其中，所述单元模块相互耦合并层压为2层以上。

7.根据权利要求4所述的可层压于通过厌氧或者需氧条件进行操作的的水处理反应器内部的单元模块，其中，所述单元模块构成为，向上凸出的单元模块可相互耦合地层压成2层以上，或者向下凹入的单元模块可相互耦合地层压为2层以上，或者向上凸出的单元模块和向下凹入的单元模块可相互耦合地层压成2层以上。

8.根据权利要求1-3中任何一项所述的可层压于通过厌氧或者需氧条件进行操作的的水处理反应器内部的单元模块，其中，在所述单元模块的各个侧面的相互相反的侧面中包括连接单元，以便可进行连接。

9.根据权利要求8所述的可层压于通过厌氧或者需氧条件进行操作的的水处理反应器内部的单元模块，其中，所述连接单元包括相互耦合的插入突起和插入槽。

10.根据权利要求1-3中任何一项所述的可层压于通过厌氧或者需氧条件进行操作的的水处理反应器内部的单元模块，其中，可层压的单元模块在通过厌氧或者需氧条件进行操作的水处理反应器内部中层压为2层。

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