CN103241863A - 船载式水域净化系统及水域净化方法 - Google Patents

Abstract

一种船载式水域净化系统，包括分别设置于船舱内的空压机、水泵、投药装置、气浮装置、电絮凝装置、砂滤池和控制器，空压机通过输气管分别与气浮装置和电絮凝装置连通以向气浮装置和电絮凝装置提供压缩空气，水泵、气浮装置、电絮凝装置和砂滤池通过输水管依次连通，投药装置与气浮装置相连，用于往进入气浮装置的污水投药，控制器分别与空压机、投药装置、气浮装置、电絮凝装置和砂滤池电连接，通过控制器的控制，污水在水泵的作用下依次进入气浮装置、电絮凝装置和砂滤池中净化后再排回原水域。当发生突发性水域污染事故时，该船载式水域净化系统能够及时进入污染水域中净化污水，应急处理突发性水域污染事故。进一步，还提供一种水域净化方法。

Description

船载式水域净化系统及水域净化方法

【技术领域】

本发明涉及水域处理技术领域，特别是涉及一种船载式水域净化系统及使用该船载式水域净化系统进行水域净化的方法。

【背景技术】

突发性的化工污染对江河、湖泊及海洋等流域构成极大的威胁。这些化工污染多半是在发生泄露或者爆炸后在水域形成一个相对浓度较高的污染带。传统污染水域的净化方法通常是在水域中设立相应污水净化装置，如曝气池等进行水域净化。一般情况下，污水净化装置设置于较易受到污染的水域中，如污水入水口。而突发性的化工污染往往具有不可预测性，被污染的水域不一定会设有污水净化装置，使得突发性的化工污染水域得不到及时处理。而污染带形成至其完全稀释需要较长的时间，在发生化工污染后，常常因缺乏快速的应急处理措施，使得污染带对江河、湖泊及海洋等流域的生态造成极大影响。如2010年7月16日大连两条输油管道爆炸，这次管道事故导致数千加仑的原油泄漏，这些泄漏的原油严重污染了附近地区以及黄海海面，因缺乏快速污染水域的净化措施，使的黄海海域的生态受到严重影响。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种能够及时净化污染水域的船载式水域净化系统。

一种船载式水域净化系统，包括分别设置于船舱内的空压机、水泵、投药装置、气浮装置、电絮凝装置、砂滤池和控制器，所述空压机通过输气管分别与所述气浮装置和电絮凝装置连通以向所述气浮装置和电絮凝装置提供压缩空气，所述水泵、气浮装置、电絮凝装置和砂滤池通过输水管依次连通，所述投药装置与所述气浮装置相连，用于往进入所述气浮装置的污水投药，所述控制器分别与所述空压机、投药装置、气浮装置、电絮凝装置和砂滤池电连接，通过所述控制器的控制，污水在所述水泵的作用下依次进入所述气浮装置、电絮凝装置和砂滤池中净化后再排回原水域。

进一步地，还包括清水池和设置于所述清水池内的水质检测仪，所述清水池通过输水管分别与所述气浮装置、电絮凝装置和砂滤池连通，所述水质检测仪与所述控制器电连接，从所述砂滤池排出的污水进入所述清水池，经所述水质检测仪检测后选择性地排回原水域或重新进入所述气浮装置、电絮凝装置或砂滤池。

进一步地，还包括污泥处理装置，所述污泥处理装置通过污泥管分别与所述气浮装置、电絮凝装置和砂滤池连通，用于收集并处理所述气浮装置、电絮凝装置和砂滤池产生的污泥。

进一步地，所述水泵、气浮装置、电絮凝装置和砂滤池均为两个，且所述两个气浮装置、两个电絮凝装置和两个砂滤池之间均为并联设置，所述两个水泵分别与所述两个气浮装置连接。

进一步地，还包括分别设置于所述水泵与所述气浮装置之间的预处理池，所述投药装置分别与所述预处理池连通以向所述预处理池中投药对污水进行预处理。

进一步地，所述气浮装置为浅池气浮装置。

一种水域净化方法，包括如下步骤：

步骤一：载有上述船载式水域净化系统的船舶驶入污染水域；

步骤二：污水进入气浮装置中进行一级处理；

步骤三：经一级处理的污水进入电絮凝装置中进行二级处理；

步骤四：经二级处理处理的污水进入砂滤池中进行三级处理后排出。

进一步地，所述水域净化方法还包括预处理步骤，所述预处理步骤为污水经水泵进入预处理池中，投药装置向预处理池中投放药剂对污水进行预处理。

进一步地，所述水域净化方法还包括水质检测步骤，水质检测仪检测砂滤池排出的水是否达标，是则排回原水域，否，则进入气浮装置中并重复步所述骤二、步骤三和步骤四，或进入电絮凝装置中重复所述步骤三和步骤四，或进入砂滤池中重复步骤四。

进一步地，还包括污泥处理步骤，所述步骤二、步骤三和步骤四中分离的污泥进入污泥处理装置中处理。

当发生突发性水域污染事故时，载有上述船载式水域净化系统的船舶可以快速驶入被污染水域，污水在水泵的作用下依次进入气浮装置、电絮凝装置和砂滤池中经过三级净化处理后再排回原水域。气浮装置、电絮凝装置和砂滤池处理效率高，能够快速有效地净化污染水域，使得船载式水域净化系统能够及时净化污染水域，能够应急处理突然性水域污染事故以将突发性水域污染事故的对水域的破坏减至最小，避免突发性事故对水域的污染而对水域生态造成严重的不良影响。

【附图说明】

图1为一实施方式的船载式水域净化系统的结构示意图；

图2为一实施方式的水域净化方法的流程图。

【具体实施方式】

为了能够及时应对突发性水域污染事故，提出了一种能够及时净化污染水域的船载式水域净化系统，以下通过附图和具体实施方式进一步阐述。

请参阅图1，一实施方式的船载式水域净化系统100，包括分别设置于船舱(图未示)内的空压机110、水泵120、预处理池130、投药装置140、气浮装置150、电絮凝装置160、砂滤池170、清水池180、污泥处理装置190和控制器(图未示)。

空压机110通过输气管200分别连通气浮装置150和电絮凝装置160，水泵120、预处理池130、气浮装置150、电絮凝装置160和砂滤池170通过输水管300连通，预处理池130和投药装置140通过输药管400连通，控制器分别与空压机110、预处理池130、投药装置140、气浮装置150、电絮凝装置160、砂滤池170、清水池180和污泥处理装置190电连接。

空压机110用于压缩空气并分别向气浮装置150和电絮凝装置160输送压缩空气。

水泵120用于将污染水域中的污水输送至预处理池130。本实施方式中，水泵120为两个。

可以理解，可在水泵120的入水口设置格栅，用于拦截会阻塞或卡住水泵120或其他设备的大颗粒物质或固体垃圾等。

预处理池130和投药装置140用于对污水进行预处理。投药装置140与预处理池130通过输药管400连通并向预处理池130投放与污染物相对应的药剂以对预处理池130中的污水进行预处理，以提高后续污水净化效果和减少后续处理设备的损耗。投药装置140为自动投药装置，当预处理池130中的液位达到一定高度时，投药装置140自动向预处理池130中投放药剂，作业效率较高。可以理解，预处理130可以设置有与控制器电连接的液位传感器，控制器根据液位传感器的信息控制投药装置140自动投药。可以根据实际水域的污染情况选择合适的药剂，如絮凝剂、助凝剂、调理剂、破乳剂、消泡剂、消毒剂等。本实施方式中，预处理池130为两个，两个预处理池130并联设置且分别与两个水泵120连通。

可以理解，可在预处理池130内设置有搅拌装置，以促进药剂的溶解和提高药剂对污水的作用效果。

气浮装置150用于对预处理后的污水进行一级固液分离处理，用于分离经过预处理的污水中形成絮凝团的悬浮物。气浮装置的作用原理是利用高度分散的微小气泡为载体粘附废水中的悬浮污染物，使其浮力大于重力和阻力而上浮到水面，从而实现固液分离。气浮装置150可用于沉淀法不适用的场合，以分离比重接近于水和难以沉淀的悬浮物，例如油脂、纤维、藻类等，也可用以浓缩活性污泥。空压机110向气浮装置150的溶气罐(图未示)提供高压空气，并通过气浮装置150的释放器(图未示)骤然减压、快速释放，将大量空气溶入水中，在水中产生大量微细气泡。

具体地，气浮装置150可以为涡凹气浮装置或浅池气浮装置等。浅池气浮装置中，进水和出水对池体的相对速度为零，这样水中的悬浮物在相对静止的环境中垂直上浮，上浮路程最短，固液分离效果较好。为提高污水处理效率，本实施方式优选采用浅池气浮装置。具体地，可选用克劳夫塔(KROFTA)气浮装置。本实施方式中，气浮装置150为两个，两个气浮装置150并联设置。每一个气浮装置150与一个预处理池130连通。

电絮凝装置160用于对经气浮装置150处理的污水进行二级处理。污水经过气浮装置150处理后仍残留有用气浮装置150装置难以沉淀的悬浮物和其他有机物、细菌和重金属等。电絮凝装置160净化污水去除污染物范围广，可同时去除水中的有机物、细菌、悬浮物、重金属及其他有毒物质，采用电絮凝装置160进一步净化污水。

电絮凝装置160的作用原理是在外电场的作用下，使可溶性阳极产生大量阳离子，阳离子和水体中的悬浮物絮凝沉淀从而使水得到净化。电絮凝装置160兼具电化学氧化、絮凝和气浮的优点，使得电絮凝装置160去除效率较高，并且电絮凝净化过程无需添加化学药剂，无二次污染。同时，电絮凝装置160所形成的沉渣密实，不仅使水质的澄清效果好，且大大降低了污泥的处置费，有利于实现污水处理工艺的清洁生产。电解过程中当电压达到水的分解电压时，在阴极和阳极上分别析出氢气和氧气，生成的气体以分散度极高的微小气泡的形式出现，与原水中的胶体、乳状油等污染物粘附在一起浮升至水面而被去除。电絮凝产生的气泡远小于加压气浮产生的气泡，因而其气浮能力更强，对污染物的去除效果也更好。本实施方式中，空压机110与电絮凝装置160连通以向电絮凝装置160提供高压空气，以提高电絮凝装置160的气浮作用效果。本实施方式中，电絮凝装置160为两个，两个电絮凝装置160并联设置。一个电絮凝装置160与一个气浮装置150连通。

电絮凝装置160操作简单，只需要改变电场的外加电压就能控制运行条件，容易实现自动控制，对操作人员的要求很低，运行平稳，出水水质较稳定，设备处理时间短、处理效率高，非常适用于应急污染水域的水质净化。电絮凝设备一般比较设计紧凑，占地面积小，仅为化学法处理设施占地面积的1/5。因此电絮凝装置160有利于减小船载式水域净化系统100整体体积，使船载式水域净化系统100结构更紧凑。

砂滤池170用于对经电絮凝装置160处理的污水进行三级处理。砂滤池170可对水进行深度处理，以除去经电絮凝装置160处理后的水中残留的悬浮物、微量有机物、臭味和氨氮等，以进一步提高出水质量。本实施方式中，砂滤池170的为两个，两个砂滤池170并联设置。具体地，砂滤池170可以为石英砂砂滤池、炭砂滤池或颗粒炭(GAC)-石英砂复合砂滤池等。石英砂砂滤池利用石英砂的物理拦截作用除去悬浮杂质，从而使水获得澄清。炭砂滤池能够吸附从前级泄漏过来的小分子有机物等污染性物质，对水中异味、胶体及色素、重金属离子、有机物等有较明显的吸附去除作用。颗粒炭(GAC)-石英砂复合砂滤池兼具活性炭的吸附作用和石英砂的物理拦截作用，净化效果较高。

本实施方式中，船载式水域净化系统100还包括反冲泵(图未示)，反冲泵通过输水管与砂滤池170连通，以将砂滤池170拦截的物质反冲入污泥处理装置190中。本实施方式中，砂滤池170也通过输气管200与空压机110连通。反冲泵进行反冲时，空压机110向砂滤池170提供压缩空气，汽水反冲效果较好。

清水池180用于收集经过三级处理后的水。清水180通过清水管500分别与所述气浮装置150、电絮凝装置160和砂滤池170连通。清水池180中设置有水质检测仪(图未示)。水质检测仪用于检测经过三级处理后的水是否达到排放标准。清水池180开设有出水口182，当水质达到排放标准时，水由出水口排回原水域。

污泥处理装置190通过污泥管600分别与气浮装置150、电絮凝装置160和砂滤池170连通，用于收集并处理气浮装置150、电絮凝装置160和砂滤池170产生的污泥和沉渣，以使船载式水域净化系统100在净化污水的同时能够净化污泥和沉渣，实现污水处理工艺的清洁生产。污水在气浮装置150中经过一级处理后污泥和沉渣、在电絮凝装置160经过二级处理后的污泥和沉渣及在砂滤池170中经过三级处理后的污泥和沉渣通过污泥管进入污泥处理系统190。本实施方式中，污泥处理装置190内部设置有污泥脱水机(图未示)，污泥脱水机用于减少污泥和浮渣中的水分，以除去污泥和浮渣的异味，使污泥和浮渣成为非腐败性物质。本实施方式中，污泥处理装置190也通过输气管200与空压机110连通。当污泥需要通过好氧消化处理时，空压机110向污泥处理装置190提供压缩空气，以提供足够的氧气进行好氧消化。

控制器用于控制船载式水域净化系统100其他各装置的工作，以实现自动控制，提高污水净化效率。

当发生突发性水域污染事故时，载有船载式水域净化系统100的船舶快速驶入被污染水域，控制器启动水泵120，水泵120将污水输送入预处理池130中，投药装置140向预处理池130投放药剂。同时，控制器启动空气压缩机110，以将压缩空气输送至气浮装置150和电絮凝装置160中以进行气浮作用净化污水。预处理完成后，污水进入气浮装置150进行一级处理后进入电絮凝装置160中，被分离的污泥和浮渣进入污泥处理装置190，经过一级处理的污水在电絮凝装置160中进行二级处理后进入砂滤池170中，被分离的污泥和浮渣也进入污泥处理装置190中，污水经过二级处理后在砂滤池170进行三级处理，砂滤池170的反冲水也进入污泥处理装置190中。污水经过三级处理后流进清水池180，清水池180中的水质检测仪检测水质是否达到排放标准并将检测结果传送给控制器，如污水经过三级处理后已达到排放标准，则控制器开启清水池180的出水口182，水从出水口排回原水域。如水质未达标，根据水质情况，则未达标的水选择性地流进气浮装置150，重新进行一级、二级和三级处理，或流进电絮凝装置160重新进行二级和三级处理，或返流回砂滤池170重新进行三级处理。污水中被分离的污泥和浮渣在污泥处理装置190中处理。

船载式水域净化系统100为移动式水域净化系统，当发生突发性水域污染时，船载式水域净化系统100能够迅速出动，行使进入受污染水域中现场净化污水。船载式水域净化系统100设置了气浮装置150、电絮凝装置160和砂滤池170分别对污水进行一级、二级和三级净化处理，气浮装置150、电絮凝装置160和砂滤池170处理效率高，能够快速有效地净化污染水域，使得船载式水域净化系统100能够及时净化污染水域，能够应急处理突然性水域污染事故以将突发性水域污染事故的对水域的破坏减至最小，避免突发性事故对水域的污染而对水域生态造成严重的不良影响。

固定的水域净化系统一般体积比较庞大，建造成本和维护成本较高，一般情况下，固定的水域净化系统一般设置于较易受到污染的水域中，覆盖面较小，往往不能处理较远水域中水。而为了能够扩大固定的水域净化系统的覆盖面以能够全面净化水域则需建设多个固定的水域净化系统，如此一来，水域净化的成本大大提高。而采用移动式的船载式水域净化系统100进行水域净化无需预先在水域中设置固定的水域净化系统，船载式水域净化系统100可以随污染带移动。当受污染水域的覆盖面积较大时，船载式水域净化系统100的经济性较高的优势尤为明显。

船载式水域净化系统100对污染水域进行净化时，投放药剂以进行预处理在预处理池130中进行，而不会直接向污染水域中投放药剂，不会对水域造成二次污染。

可以理解，在其他实施方式中，也可以不设置预处理池130，而是将投药装置140直接与气浮装置150通过输药管400连接。污水进入气浮装置150后，投药装置140通过输药管400向气浮装置150的污水投放药剂进行预处理。

本实施方式中，两个预处理池130并联设置，两个水泵120分别与两个预处理池130连通，两个气浮装置150并联设置，两个电絮凝装置160并联设置以及两个砂滤池170也并联设置，形成两个污水净化子系统。这使得船载式水域净化系统100在一次运行中，可同时进行两个批次的污水净化，一方面提高了船载式水域净化系统100的污水净化量和净化效率，另一方面，两个污水净化子系统可以互为备用，当其中一个出故障时，另一个仍可保障污水净化顺利进行，使得船载式水域净化系统100的可靠性较高。

可以理解，在其他实施方式中，水泵120、预处理池130、气浮装置150、电絮凝装置160和砂滤池170也可以分别为两个以上，可以根据载有船载式水域净化系统100的船舶的实际负载量合理设计水泵120、预处理池130、气浮装置150、电絮凝装置160和砂滤池170的数量。

可以理解，在其他实施方式中，当污染程度较小时，也可以不设置清水池180和水质检测仪，污水经过气浮装置150、电絮凝装置160和砂滤池170三级处理后即可达到排放标准而直接从砂滤池170中排放回原水域。设置清水池180用于暂时蓄水，经过三级处理后的水经水质检测仪检测后再排放或重新进行处理，使经过处理的水达到严格的出水标准。

进一步地，还提供一种载有船载式水域净化系统100的船舶(图未示)，该船舶载有船载式水域净化系统100使得船舶在水域中航行时可同时进行水域净化。可以理解，可以设计不同规格、不同负载量的船舶，相应地，船载式水域净化系统100的规格和处理能力也根据船舶的规格和负载量合理设计，以满足不同的需求，如需处理河流或湖泊的污染水域时，可以选用规格较小的船舶，处理海洋污染水域时，可选用规格较大的船舶。

进一步地，还提供一种水域净化方法，请参阅图2，该水域净化方法包括如下步骤：

步骤S110：载有船载式水域净化系统的船舶驶入污染水域中。

当发生突然性水域污染事故，设置有船载式水域净化系统的船舶及时出动驶入污染水域中，将船载式水域净化系统载入水域中以进行污水净化。根据就近原则，离受污染水域最近的载有船载式水域净化系统船舶先出动，以在第一时间赶到事故现场，不会因事故现场没有预先设置任何水域净化系统而耽误。

步骤S120：污染水域中的污水进入气浮装置中进行一级处理。

污染水域中的污水经过水泵进入气浮装置中进行一级处理，以分离污水中的悬浮物。一个净化批次中，污水在气浮装置中的处理时间为三分钟。净化效率较高。本实施方式中，步骤S120还包括预处理步骤，污水先经水泵进入预处理池，投药装置向预处理池中投药对污水进行预处理后污水在进入气浮装置。具体地，可以向预处理池中投放絮凝剂以形成絮凝团或者沉淀物，有利于气浮装置中进行固液分离，以提高净化效率。

步骤S130：经一级处理的污水进入电絮凝装置中进行二级处理。

经过步骤S120的处理后，从气浮装置出来的水进入电絮凝装置中进行二级处理，而原污水中污泥和浮渣则进入污泥处理装置中。经过气浮装置装置一级处理后的水中仍残留有部分悬浮物、胶态杂质或有机污染物等，这些悬浮物、胶态杂质或有机污染物在电絮凝装置中进行二级处理后被除去并进入污泥处理系统中。一个净化批次中，污水在电絮凝装置中的处理时间也为三分钟，处理效率较高。

步骤S140：经二级处理的污水进入砂滤池中进行三级处理后排出。

经过气浮装置的一级处理和电絮凝装置的二级处理后的水质大大改善，但为了严格控制排水质量，进一步采用砂滤池除去水中的病毒、细菌等。被处理的水从砂滤池中排出后，用水或汽水反冲砂滤池，砂滤池拦截的污泥或悬浮物被反冲进入污泥处理装置中被处理。本实施方式中，步骤S140还包括检测步骤，经过砂滤池三级处理的水不直接排回原水域，而是进入清水池中，清水池内部的水质检测仪检测砂滤池排出的水是否达标，如水质达标则由清水池排回原水域，如水质不达标则流进气浮装置并重复步骤S120、步骤S130和S140，或流进电絮凝装置中并重复步骤S130和S140，或流进砂滤池中重复步骤140直至水质达到排放标准。

上述水域净化方法，采用移动式的船载式水域净化系统进行污水净化，当发生突发性水域污染时，载有船载式水域净化系统的船舶能够及时达到污染水域，污水经过气浮装置一级处理、电絮凝装置二级处理和砂滤池三级处理，气浮装置、电絮凝装置和砂滤池的处理效果好，且净化效率高，一个批次的污水净化时间不超过15分钟，使得该水域净化方法能够及时净化污染水域，能够应急处理突发性水域污染事故。

而且，该水域净化的方法还包括污泥处理步骤，在净化水域的同时能够净化污泥和沉渣，实现污水处理工艺的清洁生产。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种船载式水域净化系统，其特征在于，包括分别设置于船舱内的空压机、水泵、投药装置、气浮装置、电絮凝装置、砂滤池和控制器，所述空压机通过输气管分别与所述气浮装置和电絮凝装置连通以向所述气浮装置和电絮凝装置提供压缩空气，所述水泵、气浮装置、电絮凝装置和砂滤池通过输水管依次连通，所述投药装置与所述气浮装置相连，用于往进入所述气浮装置的污水投药，所述控制器分别与所述空压机、投药装置、气浮装置、电絮凝装置和砂滤池电连接，通过所述控制器的控制，污水在所述水泵的作用下依次进入所述气浮装置、电絮凝装置和砂滤池中净化后再排回原水域。

2.根据权利要求1所述的船载式水域净化系统，其特征在于，还包括清水池和设置于所述清水池内的水质检测仪，所述清水池通过输水管分别与所述气浮装置、电絮凝装置和砂滤池连通，所述水质检测仪与所述控制器电连接，从所述砂滤池排出的污水进入所述清水池，经所述水质检测仪检测后选择性地排回原水域或重新进入所述气浮装置、电絮凝装置或砂滤池。

3.根据权利要求1所述的船载式水域净化系统，其特征在于，还包括污泥处理装置，所述污泥处理装置通过污泥管分别与所述气浮装置、电絮凝装置和砂滤池连通，用于收集并处理所述气浮装置、电絮凝装置和砂滤池产生的污泥。

4.根据权利要求1所述的船载式水域净化系统，其特征在于，所述水泵、气浮装置、电絮凝装置和砂滤池均为两个，且所述两个气浮装置、两个电絮凝装置和两个砂滤池之间均为并联设置，所述两个水泵分别与所述两个气浮装置连接。

5.根据权利要求4所述的船载式水域净化系统，其特征在于，还包括分别设置于所述水泵与所述气浮装置之间的预处理池，所述投药装置分别与所述预处理池连通以向所述预处理池中投药对污水进行预处理。

6.根据权利要求5所述的船载式水域净化系统，其特征在于，所述气浮装置为浅池气浮装置。

7.一种水域净化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：载有如权利要求1～6任意一项的船载式水域净化系统的船舶驶入污染水域；

步骤二：污水进入气浮装置中进行一级处理；

步骤三：经一级处理的污水进入电絮凝装置中进行二级处理；

步骤四：经二级处理处理的污水进入砂滤池中进行三级处理后排出。

8.根据权利要求7所述的水域净化方法，其特征在于，所述水域净化方法还包括预处理步骤，所述预处理步骤为污水经水泵进入预处理池中，投药装置向预处理池中投放药剂对污水进行预处理。

9.根据权利要求7所述的水域净化方法，其特征在于，所述水域净化方法还包括水质检测步骤，水质检测仪检测砂滤池排出的水是否达标，是则排回原水域，否，则进入气浮装置中并重复步所述骤二、步骤三和步骤四，或进入电絮凝装置中重复所述步骤三和步骤四，或进入砂滤池中重复步骤四。

10.根据权利要求7所述的水域净化方法，其特征在于，还包括污泥处理步骤，所述步骤二、步骤三和步骤四中分离的污泥进入污泥处理装置中处理。

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