CN110697976B - 一种生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水处理技术领域,提供了一种生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液的处理方法,包括以下步骤:在生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液中加入混凝剂和助凝剂进行混凝沉淀,得到第一级清液;然后加入氧化剂和催化剂进行第一级催化氧化反应;再将所得第一级催化氧化反应液的pH值调节至7.5~8.5,经絮凝沉淀后得到第二级清液;所述第二级清液进入超声波催化氧化填料池进行第二级催化氧化反应;将所得第二级催化氧化反应液进行生化处理,得到生化产水;所述生化产水一部分回流至超声波催化氧化填料池内,其余进行电催化氧化处理。本发明可对生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液中的污染物进行有效去除,成本低,不会产生二次污染,出水各项指标符合排放标准。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域,特别涉及一种生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液的处理方法。
背景技术
目前,对于城市生活垃圾填埋场渗滤液的处理,主流工艺为:“多级厌氧/好氧生化处理+MBR+NF+RO/DTRO”,其核心“NF+RO/DTRO”的“双膜”技术的广泛应用导致浓缩液的大量产生,约占处理量的30%以上,几乎富集了渗滤液中绝大部分难降解有机物、盐分、重金属等污染物。
目前,浓缩液处理技术手段是回灌、蒸发、焚烧,其中最常见的是回灌处理,但是回灌处理会导致难生化污染物、盐分、氨氮等的积累,进而导致渗滤液生化处理系统崩溃;而蒸发结晶、焚烧成本高昂,且其结晶盐资源化利用困难,设备昂贵、又极易被腐蚀和结垢,同时存在较高的二次污染风险。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液的处理方法。本发明提供的处理方法成本低,对生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液中的污染物具有稳定的去除效率,且不会产生二次污染,出水各项指标符合排放标准。
为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:
本发明提供了一种生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液的处理方法,包括以下步骤:
(1)在生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液中加入混凝剂和助凝剂,进行混凝沉淀,得到第一级清液;
(2)在所述第一级清液中加入氧化剂和催化剂,进行第一级催化氧化反应;然后将所得第一级催化氧化反应液的pH值调节至7.5~8.5,经絮凝沉淀后得到第二级清液;
(3)所述第二级清液进入超声波催化氧化填料池进行第二级催化氧化反应;所述超声波催化氧化填料池包括第一级好氧消化反应池、均布安装于所述第一级好氧消化反应池内的若干超声波振动棒/板和散布于所述第一级好氧消化反应池内的颗粒生物催化填料;
(4)将步骤(3)所得第二级催化氧化反应液进行生化处理,得到生化产水;所述生化产水一部分回流至所述超声波催化氧化填料池内,其余进行电催化氧化处理,得到符合排放标准的清水。
优选地,所述步骤(1)中的混凝剂包括聚合硫酸铁和/或聚合氯化铝;所述混凝剂在生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液中的加入量为0.1~2kg/m3;
所述助凝剂为聚丙烯酰胺;所述助凝剂在生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液中的加入量为0.01~0.5kg/m3。
优选地,所述步骤(2)中的氧化剂包括H2O2和/或过硫酸钠;所述氧化剂与第一级清液中COD的质量比为0.5~2:1;
所述催化剂为FeSO4;所述催化剂在第一级清液中的加入量为0.2~5kg/m3;
所述第一级催化氧化反应的时间为30~120min。
优选地,所述步骤(2)中pH值调节用调节剂为NaOH或Ca(OH)2。
优选地,所述步骤(3)中超声波振动棒/板的间距为0.5~2m;所述超声波振动棒/板的超声波频率为20~80kHz,功率为200~1000W。
优选地,所述步骤(3)中的颗粒生物催化填料的密度为0.8~1.2kg/m3,粒径为2~4mm;
所述颗粒生物催化填料包括担体和负载在所述担体上的催化活性元素与微生物生长必须的微量元素;所述担体为亲水改性的多孔天然矿石颗粒;所述催化活性元素包括锰、钛、钴和铈中的一种或几种。
优选地,所述步骤(3)中的超声波催化氧化填料池利用曝气扰动;所述第二级清液在超声波催化氧化填料池中的水力停留时间为2~10min。
优选地,所述步骤(4)中的生化处理采用多级厌氧+好氧处理工艺;所述生化处理的总水力停留时间为7~10d;所述回流的回流比为100~200%。
优选地,所述步骤(4)中电催化氧化处理采用的阴极为不锈钢板或钛板;采用的阳极由钛基体和涂覆在所述钛基体表面的氧化物涂层构成,所述氧化物包括钌、铱、铑、钽、铂、铈、铅、锡中的一种或几种元素的氧化物。
优选地,所述电催化氧化处理中阴极和阳极的极距为10~50mm;所述电催化氧化处理的电流密度为150~400A/m2,处理时间为20~120min。
本发明提供了一种生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液的处理方法,包括将生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液依次进行混凝沉淀、第一级催化氧化反应、第二级催化氧化反应、生化处理和电催化氧化处理,得到符合排放标准的清水。
本发明的有益效果有:
(1)通过多种高级氧化技术层级反应,逐级深入降低渗滤液浓缩液污染物浓度,提高残留污染物可生化性,降低高级氧化法运行成本;
(2)腐殖质可在碱性环境下析出,通过絮凝沉淀,可去除部分难生化降解的腐殖质类污染物,提高生化反应的污染物降解效率;
(3)超声波催化氧化技术结合生化处理技术的应用,可裂解水中残余大分子有机物,提高渗滤液浓缩液生化性,提高污染物在生化段的消化率,最大程度的将有机污染物转化为二氧化碳和水;
(4)浓缩液中氨氮含量较高,以电化学氧化技术作为最后的产水水质的把关,保证产水氨氮、COD等污染物指标能够达到排放标准要求,又可根据水中残余的污染物浓度,实时在线控制电化学反应速率,减少电能的浪费,降低运行成本,达到真正意义上的污染物完全消化的目的。
附图说明
图1为生活垃圾填埋场渗滤液的“NF+RO/DTRO”处理工艺路线图;
图2为本发明处理生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液的流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液的处理方法,包括以下步骤:
(1)在生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液中加入混凝剂和助凝剂,进行混凝沉淀,得到第一级清液;
(2)在所述第一级清液中加入氧化剂和催化剂,进行第一级催化氧化反应;然后将所得第一级催化氧化反应液的pH值调节至7.5~8.5,经絮凝沉淀后得到第二级清液;
(3)所述第二级清液进入超声波催化氧化填料池进行第二级催化氧化反应;所述超声波催化氧化填料池包括第一级好氧消化反应池、均布安装于所述第一级好氧消化反应池内的若干超声波振动棒/板和散布于所述第一级好氧消化反应池内的颗粒生物催化填料;
(4)将步骤(3)所得第二级催化氧化反应液进行生化处理,得到生化产水;所述生化产水一部分回流至所述超声波催化氧化填料池内,其余进行电催化氧化处理,得到符合排放标准的清水。
目前,对于生活垃圾填埋场渗滤液的处理,主流工艺为:“多级厌氧/好氧生化处理+MBR+NF+RO/DTRO”,其核心“NF+RO/DTRO”的“双膜”技术的广泛应用导致浓缩液的大量产生,渗滤液浓缩液的产生过程如图1所示,具体为:渗滤液经过格栅预处理后,进入调节池,然后渗滤液经过多级厌氧+好氧生化处理系统后,进入MBR膜单元;之后渗滤液进入NF处理系统,得到NF产水以及NF浓缩液;NF产水进一步进入RO、DTRO系统处理,得到清水以及RO/DTRO浓缩液。本发明所述的渗滤液浓缩液包括上述过程所产生的NF浓缩液以及RO/DTRO浓缩液。
本发明提供的生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液的处理方法流程图如图2所示。
本发明在生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液中加入混凝剂和助凝剂,进行混凝沉淀,得到第一级清液。在本发明中,所述混凝剂优选包括聚合硫酸铁和/或聚合氯化铝;所述混凝剂在生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液中的加入量优选为0.1~2kg/m3,更优选为0.5~1.5kg/m3。在本发明中,所述助凝剂优选为聚丙烯酰胺;所述助凝剂在生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液中的加入量优选为0.01~0.5kg/m3,更优选为0.05~0.45kg/m3。在本发明中,所述混凝沉淀优选在初沉池中进行,本发明通过混凝沉淀去除渗滤液浓缩液中的部分COD、TP(总磷)、SS(悬浮物)等污染物,经过混凝沉淀,得到第一级清液。
得到第一级清液后,本发明在所述第一级清液中加入氧化剂和催化剂,进行第一级催化氧化反应;然后将所得第一级催化氧化反应液的pH值调节至7.5~8.5,经絮凝沉淀后得到第二级清液。在本发明中,所述氧化剂优选包括H2O2和/或过硫酸钠;所述氧化剂与第一级清液中COD的质量比优选为0.5~2:1,更优选为1~1.5:1。在本发明中,所述催化剂优选为FeSO4,所述FeSO4优选以FeSO4·7H2O的形式加入;所述催化剂在第一级清液中的加入量优选为0.2~5kg/m3,更优选为1.5~4.5kg/m3。在本发明中,所述第一级催化氧化反应的时间(即水力停留时间)优选为30~120min,更优选为60~80min;所述第一级催化氧化反应的pH值优选为3~3.5。在本发明中,所述第一级催化氧化反应优选在催化反应塔中进行,本发明通过第一级催化氧化反应进一步除去COD、TP等污染物。第一级催化氧化反应后,本发明将所得第一级催化氧化反应液的pH值调节至7.5~8.5,所述pH值调节用调节剂优选为NaOH或Ca(OH)2。腐殖质可在碱性环境下析出,本发明将第一级催化氧化反应液的pH值调节至7.5~8.5,通过絮凝沉淀,可去除部分难生化降解的腐殖质类污染物,提高生化反应的污染物降解效率。经絮凝沉淀后,得到第二级清液。
得到第二级清液后,所述第二级清液进入超声波催化氧化填料池进行第二级催化氧化反应。在本发明中,所述超声波催化氧化填料池包括第一级好氧消化反应池、均布安装于所述第一级好氧消化反应池内的若干超声波振动棒/板和散布于所述第一级好氧消化反应池内的颗粒生物催化填料。本发明对所述第一级好氧消化反应池没有特别的要求,采用本领域熟知的第一级好氧消化反应池即可。在本发明中,所述超声波振动棒/板的间距优选为0.5~2m,更优选为1~1.5m;所述超声波振动棒/板的超声波频率优选为20~80kHz,更优选为30~70kHz,功率优选为200~1000W,更优选为500~700W。本发明对所述超声波振动棒/板的来源没有特别的要求,采用本领域熟知的市售产品使超声波频率和功率满足所述要求即可。在本发明中,所述颗粒生物催化填料的密度优选为0.8~1.2kg/m3,更优选为0.9~1.1kg/m3;粒径优选为2~4mm,更优选为3mm。在本发明中,所述颗粒生物催化填料优选包括担体和负载在所述担体上的催化活性元素与微生物生长必须的微量元素。在本发明中,所述担体优选为亲水改性的多孔天然矿石颗粒,本发明对所述多孔天然矿石颗粒没有特别的要求,采用本领域熟知的多孔天然矿石颗粒即可,具体地如浮石、硅藻土、沸石等;本发明对所述亲水改性的具体方法没有特别的要求,采用本领域熟知的方法即可。在本发明中,所述催化活性元素优选包括锰、钛、钴和铈中的一种或几种;本发明对所述微生物生长必须的微量元素没有特别的要求,采用本领域熟知的元素即可,具体地如锰、铁、镍、锌等。本发明对所述颗粒生物催化填料的来源没有特别的要求,市售或采用本领域熟知的方法自行制备均可。在本发明所述的超声波催化氧化填料池中,颗粒生物催化填料在超声波振动棒/板有效震动辐射范围内扰动,渗滤液浓缩液中难生化的长链有机污染物分子在超声波的作用下,被颗粒生物催化填料中的催化活性元素裂解,并被附着在颗粒生物催化填料上的微生物分解。本发明通过第二级催化氧化反应确保渗滤液浓缩液中大部分有机污染物在后续的生化处理阶段能够被有效的降解。在本发明中,所述超声波催化氧化填料池还优选利用曝气扰动,所述曝气还起到供氧的作用;所述第二级清液在超声波催化氧化填料池中的水力停留时间优选为2~10min,更优选为3~8min。
本发明对生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液分别进行了第一级催化氧化反应和第二级催化氧化反应,通过氧化技术层级反应,逐级深入降低渗滤液浓缩液污染物浓度,提高残留污染物可生化性,降低高级氧化法运行成本。
进行第二级催化氧化反应后,本发明将所得第二级催化氧化反应液进行生化处理,得到生化产水。在本发明中,所述生化处理优选采用多级厌氧+好氧处理工艺;本发明对所述多级厌氧+好氧处理工艺没有特别的要求,采用本领域熟知的相应工艺即可,如多级厌氧处理工艺可以采用UASB、IC厌氧反应器。在本发明中,所述生化处理的总水力停留时间优选为7~10d,更优选为8~9d。在本发明中,为保证微生物活性,所述生化处理的过程中还优选补加磷源,本发明对所述磷源的种类和补加量没有特别的要求,采用本领域熟知的磷源可满足微生物活性需要即可。在本发明中,所述生化产水一部分回流至所述超声波催化氧化填料池内,其余进行电催化氧化处理。在本发明中,所述回流的回流比优选为100~200%;本发明通过一部分生化产水不断回流至超声波催化氧化填料池内,可保持颗粒生物催化填料的浓度。本发明将超声波催化氧化技术与生化处理技术耦合,可裂解水中残余大分子有机物,提高渗滤液浓缩液生化性,提高污染物在生化段的消化率,最大程度的将有机污染物转化为二氧化碳和水。
在本发明中,所述电催化氧化处理采用的阴极优选为不锈钢板或钛板;采用的阳极优选由钛基体和涂覆在所述钛基体表面的氧化物涂层构成,所述氧化物优选包括钌、铱、铑、钽、铂、铈、铅、锡中的一种或几种元素的氧化物。在本发明中,所述电催化氧化处理中阴极和阳极的极距优选为10~50mm,更优选为20~30mm;所述电催化氧化处理的电流密度优选为150~400A/m2,更优选为200~300A/m2;处理时间优选为20~120min,更优选为50~100min。本发明通过电催化氧化处理,可将水中残留的还原性污染物彻底清除,得到符合排放标准的清水。
下面结合实施例对本发明提供的生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液的处理方法进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
某垃圾填埋场渗滤液(10吨/天),经过图1所示过程处理后(进水水量20吨/天),得到NF系统处理产生的NF浓缩液,NF浓缩液水质如表1所示:
表1垃圾渗滤液NF浓缩液水质
对NF浓缩液进行处理,步骤如下:
1)向上述NF浓缩液中加入聚合氯化铝:0.5kg/m3,以及聚丙烯酰胺:0.05kg/m3,进行混凝沉淀,得到第一级清液;
2)在第一级清液中加入FeSO4·7H2O和H2O2,FeSO4·7H2O投药量为5kg/m3,H2O2投药量为2.5L/m3,进行第一级催化氧化反应,第一级催化氧化反应pH应控制在3~3.5左右,水力停留时间60min;反应后加入pH调节剂NaOH使pH维持在7.5~8.5,絮凝沉淀后得到第二级清液;
3)第二级清液通过管道进入超声波催化氧化填料池进行第二级催化氧化处理,超声波催化氧化填料池是将超声波振动棒/板均布安装于传统的第一级好氧消化反应池内,间距0.5m,颗粒生物催化填料散布于安装了超声波振动棒/板的第一级好氧消化反应池;其中,超声波振动棒/板的超声波频率为40kHz,功率为400W;颗粒生物催化填料的密度为1.13kg/m3,粒径为2~4mm,含有锰、钛、钴、铈具有催化活性的元素以及几种微生物长必须微量元素,担体为经过改性的多孔天然矿石颗粒,颗粒生物催化填料在超声波振动棒/板有效震动辐射范围内扰动;第二级清液在超声波有效震动范围内的停留时间为4~5min;
4)经过第二级催化氧化处理后,将溶液进行生化处理,同时不断将生化产水回流200%至超声波催化氧化填料池区;生化处理采用传统多级厌氧+好氧处理工艺,生化段总水力停留时间为5d,池内MLSS(混合液污泥浓度)>8000mg/L,同时投加约0.02kg/m3的磷源;
5)经过生化处理的产水进一步进入电催化氧化系统进行最后的保障性处理,阴极为不锈钢,阳极基体材质为钛,并且表面涂覆有含铅-锡-铈氧化物涂层,电化学氧化极距为10mm,电流密度为200A/m2,反应时间60min。
处理效果:
分别对各步骤处理后的排放口出水进行测定,结果如表2所示:
表2 NF浓缩液经各步骤处理后的处理效果
由表2可以看出,本实施例NF浓缩液经步骤1)~5)处理后的出水优于《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)中所规定的限值。
实施例2
某晚期生活垃圾填埋场渗滤液(10吨/天),经过图1所示过程处理后(进水水量10吨/天),得到RO/DTRO系统处理产生的RO/DTRO浓缩液,RO/DTRO浓缩液水质如表3所示:
表3垃圾渗滤液RO/DTRO浓缩液水质
对RO/DTRO浓缩液进行处理,步骤如下:
1)向上述RO/DTRO浓缩液加入聚合氯化铝:1kg/m3,以及聚丙烯酰胺:0.05kg/m3,进行混凝沉淀,得到第一级清液;
2)在第一级清液中加入FeSO4·7H2O和H2O2,FeSO4·7H2O投药量为3kg/m3、H2O2投药量为2L/m3,进行第一级催化氧化反应,第一级催化氧化反应pH应控制在3~3.5左右,水力停留时间60min;反应后加入pH调节剂Ca(OH)2使pH维持在7.5~8.5,絮凝沉淀后得到第二级清液;
3)第二级清液通过管道进入超声波催化氧化填料池进行第二级催化氧化处理,超声波催化氧化填料池是将超声波振动棒/板均布安装于传统的第一级好氧消化反应池内,间距0.5m,颗粒生物催化填料散布于安装了超声波振动棒/板的第一级好氧消化反应池;其中,超声波振动棒/板的超声波频率为40kHz,功率为400W;颗粒生物催化填料的密度为1.13kg/m3,粒径为2~4mm,含有锰、钛、钴、铈具有催化活性的元素以及几种微生物长必须微量元素,担体为经过改性的多孔天然矿石颗粒,颗粒生物催化填料在超声波振动棒/板有效震动辐射范围内扰动;第二级清液在超声波有效震动范围内的停留时间为4~5min;
4)经过第二级催化氧化处理后,将溶液进行生化处理,同时不断将生化产水回流200%至超声波催化氧化填料池区;生化处理采用传统多级厌氧+好氧处理工艺,生化段总水力停留时间为7d,池内MLSS(混合液污泥浓度)>8000mg/L,同时投加约0.02kg/m3的磷源;
5)经过生化处理的产水进一步进入电催化氧化系统进行最后的保障性处理,阴极为不锈钢,阳极基体材质为钛,并且表面涂覆有含钌-铱氧化物涂层,电化学氧化阳极极距为10mm,电流密度为200A/m2,反应时间40min。
处理效果:
分别对各步骤处理后的排放口出水进行测定,结果如表4所示:
表4 RO/DTRO浓缩液经各步骤处理后的处理效果
由表4可以看出,本实施例RO/DTRO浓缩液经步骤1)~5)处理后的出水优于《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889-2008)中所规定的限值。
由以上实施例可以看出,本发明提供的处理方法可对生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液中的污染物进行有效的去除,且不会产生二次污染,出水各项指标符合排放标准。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液的处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液中加入混凝剂和助凝剂,进行混凝沉淀,得到第一级清液;
(2)在所述第一级清液中加入氧化剂和催化剂,进行第一级催化氧化反应;然后将所得第一级催化氧化反应液的pH值调节至7.5~8.5,去除部分难生化降解的腐殖质类污染物,经絮凝沉淀后得到第二级清液;
(3)所述第二级清液进入超声波催化氧化填料池进行第二级催化氧化反应;所述超声波催化氧化填料池包括第一级好氧消化反应池、均布安装于所述第一级好氧消化反应池内的若干超声波振动棒/板和散布于所述第一级好氧消化反应池内的颗粒生物催化填料;
(4)将步骤(3)所得第二级催化氧化反应液进行生化处理,得到生化产水;所述生化产水一部分回流至所述超声波催化氧化填料池内,其余进行电催化氧化处理,得到符合排放标准的清水;
所述步骤(2)中的氧化剂包括H2O2和/或过硫酸钠;氧化剂与第一级清液中COD的质量比为0.5~2:1;所述催化剂为FeSO4;所述催化剂在第一级清液中的加入量为0.2~5kg/m3;
所述第一级催化氧化反应的时间为30~120min。
2.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述步骤(1)中的混凝剂包括聚合硫酸铁和/或聚合氯化铝;所述混凝剂在生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液中的加入量为0.1~2kg/m3;
所述助凝剂为聚丙烯酰胺;所述助凝剂在生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液中的加入量为0.01~0.5kg/m3。
3.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述步骤(2)中pH值调节用调节剂为NaOH或Ca(OH)2。
4.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述步骤(3)中超声波振动棒/板的间距为0.5~2m;所述超声波振动棒/板的超声波频率为20~80kHz,功率为200~1000W。
5.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述步骤(3)中的颗粒生物催化填料的密度为0.8~1.2kg/m3,粒径为2~4mm;
所述颗粒生物催化填料包括担体和负载在所述担体上的催化活性元素与微生物生长必须的微量元素;所述担体为亲水改性的多孔天然矿石颗粒;所述催化活性元素包括锰、钛、钴和铈中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述步骤(3)中的超声波催化氧化填料池利用曝气扰动;所述第二级清液在超声波催化氧化填料池中的水力停留时间为2~10min。
7.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述步骤(4)中的生化处理采用多级厌氧+好氧处理工艺;所述生化处理的总水力停留时间为7~10d;所述回流的回流比为100~200%。
8.根据权利要求1所述的处理方法,其特征在于,所述步骤(4)中电催化氧化处理采用的阴极为不锈钢板或钛板;采用的阳极由钛基体和涂覆在所述钛基体表面的氧化物涂层构成,所述氧化物包括钌、铱、铑、钽、铂、铈、铅、锡中的一种或几种元素的氧化物。
9.根据权利要求1或8所述的处理方法,其特征在于,所述电催化氧化处理中阴极和阳极的极距为10~50mm;所述电催化氧化处理的电流密度为150~400A/m2,处理时间为20~120min。
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