CN106746130A - 一种高含盐浓水零排放处理系统及工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明采用电絮凝与管式微滤膜相结合的技术,有效解决了高含盐浓水中COD与结垢性离子对后续膜装置结垢污堵的问题。采用电渗析法浓缩高含盐浓水,可使浓水的含盐量浓缩至12~15倍,浓水体积可减少至原来的5%~10%。采用MVR蒸发器,仅需要极少量生蒸汽,极大地降低企业运行成本,减少环境污染。没有废热蒸汽排放,节能效果十分显著。由于采用压缩机提供热源,和传统蒸发器相比,温差小得多,能够达到温和蒸发,极大地提高产品质量、降低结垢。而且无需冷凝器,结构与流程非常简单,全自动操作,可连续运行,安全可靠。
Description
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域,涉及一种高含盐浓水零排放处理系统及工艺方法。
背景技术
近年来,随着石化、电力、冶金、煤化工等行业的快速发展,工业生产过程中产生的含复杂成分的废水量也逐年增加,这些含复杂成分的废水如何处置和利用的问题受到了广泛重视。特别是在水资源匮乏地区,如何利用好这部分废水,实现废水零排放,对保护我们赖以生存的周边环境和自然水体,进一步提高水资源的综合利用效率,缓解水资源紧张状况,具有重要意义。
高含盐浓水来源于工业企业水处理系统中反渗透浓水、电渗析浓水、循环水排污水及其他工艺废水。随着新《环境保护法》和《水污染防治行动计划》的颁布实行,国家对十大重点行业的专项整治已开展,污染物零排放势在必行。同时对工业企业的用水总量控制日益严格,对高含盐浓水的零排放处理有助于企业实现节水减排目标。
目前对高含盐浓水的处理方法有:高效反渗透、DTRO、超频振动膜、正渗透、膜蒸馏等,但这些工艺设备存在着投资运行成本高、运行过程中污堵结垢等问题,而且整体系统性有局限,经济技术性不强。传统降解COD的方法有生化法和物化法,高含盐浓水中的COD多为难生物降解COD,不宜采用生化法处理。物化法有芬顿氧化法、活性炭吸附法,这些方法运行费用高、产生固废较多。传统去除硬度的方法有石灰软化法、离子交换法,石灰软化法易造成管道设备结垢堵塞,同时产生固废较多,离子交换法再生废水难处理。
因此,如何解决上述问题,是本领域技术人员着重要研究的内容。
发明内容
为克服上述现有技术中的不足,本发明目的在于提供一种高含盐浓水零排放处理系统及工艺方法,该系统及工艺方法通过多种处理工艺装置的集成,提高高含盐浓水的浓缩倍数,并对最终浓盐水蒸发处理,最终实现高含盐浓水的零排放。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种高含盐浓水排放处理工艺方法,包括以下步骤:
⑴首先对高含盐浓水进行均质均量处理,并进入pH调节池,投加酸剂,实现对含盐浓水的pH值调节,并调节pH值至3-4;然后对其进行电絮凝处理,去除高含盐浓水中的悬浮物、污染物质;
⑵对步骤⑴中获得的预处理后的高含盐浓水中含有Fe2+和Fe3+,自流进混凝反应池后,通过碱投加装置经管道向混凝反应池中投加NaOH,与Fe2+和Fe3+反应生成Fe(OH)2和Fe(OH)3,去除水中溶解性物质、胶体以及悬浮态污染物;同时加入纯碱,与浓水中的Ca2+和Mg2+反应,生成沉淀,并随混凝反应一起去除浓水中的硬度;
⑶通过管式微滤装置对步骤⑵中获得的混合液进行过滤处理,混合液中的悬浮絮体被管式微滤膜截留,获得清液和浓缩液,其中,清液渗透过管式微滤膜,并经管道由渗透液出口流进中间水池,浓缩液回到混凝池继续循环;中间水池的浓水通过中间水池提升泵打入海水淡化反渗透装置,浓水渗透过反渗透膜,成为淡水,并经海水淡化反渗透装置淡水出口进入回用水池;反渗透浓水,经海水淡化反渗透装置浓水出口进入RO浓水池;
⑷通过电渗析装置对步骤⑶中获得的RO浓水进行电渗析处理,获得电渗析淡水和电渗析浓水,所述电渗析淡水由淡水出口流进回用水池,所述电渗析浓水由浓水出口流进最终浓水池;
⑸通过MVR蒸发器对步骤⑸中获得的最终浓水池的电渗析浓水进行蒸发结晶处理,蒸发过程中,盐结晶析出由分离器底部出料至料浆储罐储存,达到一定量后送离心机分离,母液返回;盐结晶析出同时,料液继续循环蒸发直到饱和,送去料浆储罐冷却,结晶盐去离心分离,最终完成高含盐废水处理回用。
上述方案中,相关内容解释如下:
1、上述方案中,所述步骤⑴高含盐浓水通过管道进入进水调节池,进水调节池的作用是对进水均质均量处理,出水通过进水调节池提升泵进入pH调节池。
2、上述方案中,所述步骤⑵中,进入混凝反应池的高含盐浓水中含有Fe2+和Fe3+,通过碱投加装置经管道向混凝反应池投加NaOH,NaOH 与Fe2+和Fe3+反应生成Fe(OH)2和Fe(OH)3,均是优良的絮凝剂,可发挥压缩双电层、吸附电中和及沉淀网捕作用,有效去除高含盐浓水中溶解性、胶体和悬浮态污染物。同时加入纯碱(Na2CO3),与水中的Ca2+、Mg2+反应,生成沉淀,并随混凝反应一起去除,这样使高含盐浓水中的硬度得以去除。
3、上述方案中,所述步骤⑵和步骤⑶中,混凝作用和微滤膜的过滤截留作用,可使渗透液中的COD降到30~60mg/L,残留碳酸盐硬度降到1mmol/L以下,完全满足反渗透进水要求。
4、上述方案中,所述步骤⑶中,中间水池的浓水通过中间水池提升泵打入海水淡化反渗透装置,浓水先经过保安过滤器,再通过高压泵增压,打入微滤管式膜组件内,在压力驱动下,浓水渗透过反渗透膜,成为淡水,经海水淡化反渗透装置淡水出口进入回用水池。反渗透浓水,经海水淡化反渗透装置浓水出口进入RO浓水池。海水淡化反渗透装置回收率为60~70%,中间水池的浓水的含盐量为2000~4000mg/L,经海水淡化反渗透装置浓缩后产生的反渗透浓水含盐量为5000~10000mg/L 。
5、上述方案中,所述步骤⑷中,所述电渗析装置的回收率为90%,所述电渗析装置产生的电渗析浓水含盐量为100000~150000mg/L。高含盐浓水经膜集成装置浓缩减量后,到最终浓水池的浓水只有进水的3%~4%。
一种高含盐浓水排放处理装置,包括按序依次由管道连接的进水调节池、pH调节池、电絮凝装置、混凝反应池、管式微滤装置、中间水池、海水淡化反渗透装置、回用水池、RO浓水池、电渗析装置、最终浓水池及MVR蒸发结晶装置;所述pH调节池的旁侧设有酸投加装置;所述混凝反应池的旁侧设有碱投加装置和纯碱投加装置;所述海水淡化反渗透装置的淡水出口与所述回用水池的进口经管道连接,所述海水淡化反渗透装置的浓水出口与所述RO浓水池的进口经管道连接,RO浓水池出口与电渗析装置进口经管道连接,电渗析装置淡水出口与回用水池进口经管道连接,电渗析装置浓水出口与最终浓水池进口经管道连接;最终浓水池出口通过进料泵与MVR蒸发结晶装置进口连接。
上述技术方案中,相关内容解释如下:
1、上述方案中,还包括调节池提升泵,所述调节池提升泵的进口与所述进水调节池经管道相连接,所述调节池提升泵的出口与所述pH调节池的进口经管道相连接。
2、上述方案中,还包括中间水池提升泵;所述中间水池提升泵的进口与所述中间水池经管道连接;所述中间水池提升泵的出口与所述海水淡化反渗透装置的进口经管道连接。
3、上述方案中,还包括污泥浓缩池及板框压滤机,所述混凝反应池的排污口与所述污泥浓缩池的进口通过污泥输送泵经管道连接,所述污泥浓缩池的上清液出口通过上清液输送泵与所述进水调节池的进口经管道连接,所述污泥浓缩池的排污口通过污泥输送泵与所述板框压滤机连接。进入污泥浓缩池的浓缩液,通过重力沉降作用,浓缩液中的絮体沉积到污泥浓缩池的底部,并由污泥输送泵打到板框压滤机内,经板框压滤机压缩后形成泥饼,进一步处置。污泥浓缩池中上清液通过上清液输送泵打回到进水调节池内。
4、上述方案中,所述pH调节池内还设有在线pH检测仪。pH调节池的作用是通过酸投加装置,向pH调节池内加酸剂,将池内高含盐浓水的pH值调节到3-4,pH调节池内设在线pH检测仪,在线pH检测仪根据池内高含盐浓水的pH值控制酸投加装置的启停。pH值调节到3-4的高含盐浓水经管道自流进电絮凝装置内。
5、上述方案中,所述电絮凝装置由电解槽、脉冲直流电源、DSA阳极板、不锈钢阴极板、感应铁极板、鼓风机、穿孔曝气管及导线电缆组成。电絮凝过程可产生四种效应,即电氧化、电还原、电絮凝和电气浮。电氧化作用分直接氧化和间接氧化。直接氧化,即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化。间接氧化,即阳极失去电子生成新的较强的氧化剂的活性物质如羟基自由基(·OH)、活性氯(·Cl)等,利用这些活性物质使污染物失去电子,起氧化分解作用,以降低原液中的CODCr、氨氮等。电还原即污染物直接在阴极上得到电子而发生还原作用。电絮凝作用,即通电后可溶性阳极例如铁、铝等阳极,失去电子后,形成金属阳离子Fe2+、Al3+,与溶液中的OH-生成金属氢氧化物胶体絮凝剂,吸附能力极强,将废水中的污染物质吸附共沉而去除。电气浮即通电后在阴极和阳极上分别析出氢气和氧气,气泡小,分散度高,废水中悬浮污染物粘附在气泡上上浮得以去除。通过电絮凝装置处理,高含盐浓水中的COD可以从100~300mg/L降到50~150mg/L。通过电絮凝装置处理的出水经管道自流进混凝反应池。
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有的优点是:
1、本发明采用电絮凝与管式微滤膜相结合的技术,有效解决了高含盐浓水中COD与结垢性离子对后续膜装置结垢污堵的问题。采用电渗析法浓缩高含盐浓水,可使浓水的含盐量浓缩至12~15倍,浓水体积可减少至原来的5%~10%。而传统反渗透法浓缩,浓缩后浓水体积还有30%~40%,后续蒸发结晶处理费用很高。
2、本发明采用MVR蒸发器,仅需要极少量生蒸汽,极大地降低企业运行成本,减少环境污染。没有废热蒸汽排放,节能效果十分显著。由于采用压缩机提供热源,和传统蒸发器相比,温差小得多,能够达到温和蒸发,极大地提高产品质量、降低结垢。而且无需冷凝器,结构与流程非常简单,全自动操作,可连续运行,安全可靠。
附图说明
图1是本发明中工艺流程示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1。须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示,一种高含盐浓水排放处理工艺方法,包括以下步骤:
⑴首先对高含盐浓水进行均质均量处理,并进入pH调节池,投加酸剂,实现对含盐浓水的pH值调节,并调节pH值至3-4;然后对其进行电絮凝处理,去除高含盐浓水中的悬浮物、污染物质;
⑵对步骤⑴中获得的预处理后的高含盐浓水中含有Fe2+和Fe3+,自流进混凝反应池后,通过碱投加装置经管道向混凝反应池中投加NaOH,与Fe2+和Fe3+反应生成Fe(OH)2和Fe(OH)3,去除水中溶解性物质、胶体以及悬浮态污染物;同时加入纯碱,与浓水中的Ca2+和Mg2+反应,生成沉淀,并随混凝反应一起去除浓水中的硬度;
⑶通过管式微滤装置对步骤⑵中获得的混合液进行过滤处理,混合液中的悬浮絮体被微滤管式膜截留,获得清液和浓缩液,其中,清液渗透过微滤管式膜,并经管道由渗透液出口流进中间水池,浓缩液回到混凝池继续循环;中间水池的浓水通过中间水池提升泵打入海水淡化反渗透装置,浓水渗透过反渗透膜,成为淡水,并经海水淡化反渗透装置淡水出口进入回用水池;反渗透浓水,经海水淡化反渗透装置浓水出口进入RO浓水池;
⑷通过电渗析装置对步骤⑶中获得的RO浓水进行电渗析处理,获得电渗析淡水和电渗析浓水,所述电渗析淡水由淡水出口流进回用水池,所述电渗析浓水由浓水出口流进最终浓水池;
⑸通过MVR蒸发器对步骤⑸中获得的最终浓水池的电渗析浓水进行蒸发结晶处理,蒸发过程中,盐结晶析出由分离器底部出料至料浆储罐储存,达到一定量后送离心机分离,母液返回;盐结晶析出同时,料液继续循环蒸发直到饱和,送去料浆储罐冷却,结晶盐去离心分离,最终完成高含盐废水处理回用。
所述步骤⑴高含盐浓水通过管道进入进水调节池,进水调节池的作用是对进水均质均量处理,出水通过进水调节池提升泵进入pH调节池。
所述步骤⑵中,进入混凝反应池的高含盐浓水中含有Fe2+和Fe3+,通过碱投加装置经管道向混凝反应池投加NaOH,NaOH 与Fe2+和Fe3+反应生成Fe(OH)2和Fe(OH)3,均是优良的絮凝剂,可发挥压缩双电层、吸附电中和及沉淀网捕作用,有效去除高含盐浓水中溶解性、胶体和悬浮态污染物。同时加入纯碱(Na2CO3),与水中的Ca2+、Mg2+反应,生成沉淀,并随混凝反应一起去除,这样使高含盐浓水中的硬度得以去除。
所述步骤⑵和步骤⑶中,混凝作用和微滤膜的过滤截留作用,可使渗透液中的COD降到30~60mg/L,残留碳酸盐硬度降到1mmol/L以下,完全满足反渗透进水要求。
所述步骤⑶中,中间水池的浓水通过中间水池提升泵打入海水淡化反渗透装置,浓水先经过保安过滤器,再通过高压泵增压,打入海水淡化反渗透膜组件内,在压力驱动下,浓水渗透过反渗透膜,成为淡水,经海水淡化反渗透装置淡水出口进入回用水池。反渗透浓水,经海水淡化反渗透装置浓水出口进入RO浓水池。海水淡化反渗透装置回收率为60~70%,中间水池的浓水的含盐量为2000~4000mg/L,经海水淡化反渗透装置浓缩后产生的反渗透浓水含盐量为5000~10000mg/L 。
所述步骤⑷中,所述电渗析装置的回收率为90%,所述电渗析装置产生的电渗析浓水含盐量为100000~150000mg/L。高含盐浓水经微滤管式膜集成装置浓缩减量后,到最终浓水池的浓水只有进水的3%~4%。
一种高含盐浓水排放处理装置,包括按序依次由管道连接的进水调节池、pH调节池、电絮凝装置、混凝反应池、管式微滤装置、中间水池、海水淡化反渗透装置、回用水池、RO浓水池、电渗析装置、最终浓水池及MVR蒸发结晶装置;所述pH调节池的旁侧设有酸投加装置;所述混凝反应池的旁侧设有碱投加装置和纯碱投加装置;所述海水淡化反渗透装置的淡水出口与所述回用水池的进口经管道连接,所述海水淡化反渗透装置的浓水出口与所述RO浓水池的进口经管道连接,RO浓水池出口与电渗析装置进口经管道连接,电渗析装置淡水出口与回用水池进口经管道连接,电渗析装置浓水出口与最终浓水池进口经管道连接;最终浓水池出口通过进料泵与MVR蒸发结晶装置进口连接。
还包括调节池提升泵,所述调节池提升泵的进口与所述进水调节池经管道相连接,所述调节池提升泵的出口与所述pH调节池的进口经管道相连接。
还包括中间水池提升泵;所述中间水池提升泵的进口与所述中间水池经管道连接;所述中间水池提升泵的出口与所述海水淡化反渗透装置的进口经管道连接。
还包括污泥浓缩池及板框压滤机,所述混凝反应池的排污口与所述污泥浓缩池的进口通过污泥输送泵经管道连接,所述污泥浓缩池的上清液出口通过上清液输送泵与所述进水调节池的进口经管道连接,所述污泥浓缩池的排污口通过污泥输送泵与所述板框压滤机连接。进入污泥浓缩池的浓缩液,通过重力沉降作用,浓缩液中的絮体沉积到污泥浓缩池的底部,并由污泥输送泵打到板框压滤机内,经板框压滤机压缩后形成泥饼,进一步处置。污泥浓缩池中上清液通过上清液输送泵打回到进水调节池内。
所述pH调节池内还设有在线pH检测仪。pH调节池的作用是通过酸投加装置,向pH调节池内加盐酸,将池内高含盐浓水的pH值调节到3-4,pH调节池内设在线pH检测仪,在线pH检测仪根据池内高含盐浓水的pH值控制酸投加装置的启停。pH值调节到3-4的高含盐浓水经管道自流进电絮凝装置内。
所述电絮凝装置由电解槽、脉冲直流电源、DSA阳极板、不锈钢阴极板、感应铁极板、鼓风机、穿孔曝气管及导线电缆组成。电絮凝过程可产生四种效应,即电氧化、电还原、电絮凝和电气浮。电氧化作用分直接氧化和间接氧化。直接氧化,即污染物直接在阳极失去电子而发生氧化。间接氧化,即阳极失去电子生成新的较强的氧化剂的活性物质如羟基自由基(·OH)、活性氯(·Cl)等,利用这些活性物质使污染物失去电子,起氧化分解作用,以降低原液中的CODCr、氨氮等。电还原即污染物直接在阴极上得到电子而发生还原作用。电絮凝作用,即通电后可溶性阳极例如铁、铝等阳极,失去电子后,形成金属阳离子Fe2+、Al3+,与溶液中的OH-生成金属氢氧化物胶体絮凝剂,吸附能力极强,将废水中的污染物质吸附共沉而去除。电气浮即通电后在阴极和阳极上分别析出氢气和氧气,气泡小,分散度高,废水中悬浮污染物粘附在气泡上上浮得以去除。通过电絮凝装置处理,高含盐浓水中的COD可以从100~300mg/L降到50~150mg/L。通过电絮凝装置处理的出水经管道自流进混凝反应池。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种高含盐浓水排放处理工艺方法,其特征在于:包括以下步骤:
⑴首先对高含盐浓水进行均质均量处理,并进入pH调节池,投加酸剂,实现对含盐浓水的pH值调节,并调节pH值至3-4;然后对其进行电絮凝处理,去除高含盐浓水中的悬浮物、污染物质;
⑵对步骤⑴中获得的预处理后的高含盐浓水中含有Fe2+和Fe3+,自流进混凝反应池后,通过碱投加装置经管道向混凝反应池中投加NaOH,与Fe2+和Fe3+反应生成Fe(OH)2和Fe(OH)3,去除水中溶解性物质、胶体以及悬浮态污染物;同时加入纯碱,与浓水中的Ca2+和Mg2+反应,生成沉淀,并随混凝反应一起去除浓水中的硬度;
⑶通过管式微滤装置对步骤⑵中获得的混合液进行过滤处理,混合液中的悬浮絮体被管式微滤膜截留,获得清液和浓缩液,其中,清液渗透过微滤管式膜,并经管道由渗透液出口流进中间水池,浓缩液回到混凝池继续循环;中间水池的浓水通过中间水池提升泵打入海水淡化反渗透装置,浓水渗透过反渗透膜,成为淡水,并经海水淡化反渗透装置淡水出口进入回用水池;反渗透浓水,经海水淡化反渗透装置浓水出口进入RO浓水池;
⑷通过电渗析装置对步骤⑶中获得的RO浓水进行电渗析处理,获得电渗析淡水和电渗析浓水,所述电渗析淡水由淡水出口流进回用水池,所述电渗析浓水由浓水出口流进最终浓水池;
⑸通过MVR蒸发器对步骤⑸中获得的最终浓水池的电渗析浓水进行蒸发结晶处理,蒸发过程中,盐结晶析出由分离器底部出料至料浆储罐储存,达到一定量后送离心机分离,母液返回;盐结晶析出同时,料液继续循环蒸发直到饱和,送去料浆储罐冷却,结晶盐去离心分离,最终完成高含盐废水处理回用。
2.一种高含盐浓水排放处理装置,其特征在于:包括按序依次由管道连接的进水调节池、pH调节池、电絮凝装置、混凝反应池、管式微滤装置、中间水池、海水淡化反渗透装置、回用水池、RO浓水池、电渗析装置、最终浓水池及MVR蒸发结晶装置;所述pH调节池的旁侧设有酸投加装置;所述混凝反应池的旁侧设有碱投加装置和纯碱投加装置;所述海水淡化反渗透装置的淡水出口与所述回用水池的进口经管道连接,所述海水淡化反渗透装置的浓水出口与所述RO浓水池的进口经管道连接,RO浓水池出口与电渗析装置进口经管道连接,电渗析装置淡水出口与回用水池进口经管道连接,电渗析装置浓水出口与最终浓水池进口经管道连接;最终浓水池出口通过进料泵与MVR蒸发结晶装置进口连接。
3.根据权利要求2所述的高含盐浓水排放处理装置,其特征在于:还包括调节池提升泵,所述调节池提升泵的进口与所述进水调节池经管道相连接,所述调节池提升泵的出口与所述pH调节池的进口经管道相连接。
4.根据权利要求2所述的高含盐浓水排放处理装置,其特征在于:还包括中间水池提升泵;所述中间水池提升泵的进口与所述中间水池经管道连接;所述中间水池提升泵的出口与所述海水淡化反渗透装置的进口经管道连接。
5.根据权利要求2所述的高含盐浓水排放处理装置,其特征在于:还包括污泥浓缩池及板框压滤机,所述混凝反应池的排污口与所述污泥浓缩池的进口通过污泥输送泵经管道连接,所述污泥浓缩池的上清液出口通过上清液输送泵与所述进水调节池的进口经管道连接,所述污泥浓缩池的排污口通过污泥输送泵与所述板框压滤机连接。
6.根据权利要求2所述的高含盐浓水排放处理装置,其特征在于:所述pH调节池内还设有在线pH检测仪。
7.根据权利要求2所述的高含盐浓水排放处理装置,其特征在于:所述电絮凝装置由电解槽、脉冲直流电源、DSA阳极板、不锈钢阴极板、感应铁极板、鼓风机、穿孔曝气管及导线电缆组成。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170531 |