CN111569638A - 一种用于有机废气处理的生物滴滤塔及其使用方法 - Google Patents

一种用于有机废气处理的生物滴滤塔及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于有机废气处理的生物滴滤塔及其使用方法，属于生物滴滤塔领域，一种用于有机废气处理的生物滴滤塔及其使用方法，本发明在营养水溶液循环流经中空锥体填料的过程中，既实现了为生物膜提供营养物质的功能，又兼具对主滤材和副滤材内过剩的生物膜进行冲洗的效用，与现有技术相比，本发明实现了废气净化和过剩生物膜冲洗同步进行过程，在保证净化效率持续稳定的同时，省去了清洗过剩生物膜这一工序，解决了现有技术中生物膜繁殖过剩堵塞填料，影响净化效率这一问题，并且，本发明通过设置载体集收球，为过剩生物膜提供了二次吸附载体，使营养水溶液保持一定纯净度的同时，为收集过剩的生物膜提供了方便。

Description

一种用于有机废气处理的生物滴滤塔及其使用方法
技术领域
本发明涉及生物滴滤塔领域，更具体地说，涉及一种用于有机废气处理的生物滴滤塔及其使用方法。
背景技术
各种生产过程中排放出来的低浓度有机废气的数量和种类与日俱增，这些低浓度有机废气中含有的多种挥发性有机物(VOCs),严重污染空气,危害人体健康和生态环境。国内外的研究表明，采用生物滴滤法净化低浓度有机废气是经济、实用、高效的,具有设备投资费用少、运行费用低、操作简便、处理彻底、无二次污染等优点,特别适合于处理水溶性差(苯、甲苯、二甲苯等)、不易生物降解(硝基苯、甲基叔丁基醚)以及含酸性物质的有机废气,因此具有广泛的工业应用前景。
生物滴滤塔内放置固定高度的惰性填料(常用材料有陶瓷、珊瑚石、海绵、空心塑料小球等),惰性填料表面生长有一层生物膜，循环滴滤液自塔顶喷淋而下为生物膜内微生物的生长提供必须的湿度和氮、磷.微量元素等营养物质。污染气体从塔顶(和液相流向相同)或者从塔底(和液相流向相反)进入填料床,在通过填料床的过程中,有机污染物通过多种途径传质作用进入生物膜,被生物膜内专性降解细菌降解，最终产物为CO2和H2O,净化后的废气从系统中排出。
但生物滴滤塔在使用过程中，由于微生物的大量生长繁殖，会引起填料内部堵塞，从而阻碍废气流通，影响废气的净化效率，传统的处理方法一般是将填料取出清理或是采用反冲洗方式，前一种方式操作繁琐且难度较高，成本较大，后一种方式中，由于填料具有较大的厚度，反冲洗时，水流难以进入填料深层内部，冲洗清理效果较差。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于有机废气处理的生物滴滤塔及其使用方法，它在营养水溶液循环流经中空锥体填料的过程中，既实现了为生物膜提供营养物质的功能，又兼具对主滤材和副滤材内过剩的生物膜进行冲洗的效用，与现有技术相比，本发明实现了废气净化和过剩生物膜冲洗同步进行过程，在保证净化效率持续稳定的同时，省去了清洗过剩生物膜这一工序，解决了现有技术中生物膜繁殖过剩堵塞填料，影响净化效率这一问题，并且，本发明通过设置载体集收球，为过剩生物膜提供了二次吸附载体，使营养水溶液保持一定纯净度的同时，为收集过剩的生物膜提供了方便。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种用于有机废气处理的生物滴滤塔，包括塔体外壳和循环泵，所述塔体外壳的上端固定连接有出气管，所述塔体外壳的外端固定连接有进气管，所述塔体外壳的下端固定连接有排液管，所述排液管的外端螺纹连接有管盖，所述塔体外壳的内部盛放有营养水溶液，所述塔体外壳的内部设有导流管，所述导流管的外端和塔体外壳的内壁之间固定连接有多个均匀分布的固定杆，所述导流管的外端固定连接有多个中空锥体填料，多个所述中空锥体填料从上往下依次均匀分布，所述中空锥体填料位于固定杆的下侧，所述导流管上开设有多个均匀分布的导流孔，所述导流孔与中空锥体填料的内侧相通，所述循环泵的进水端和出水端分别固定连接有出水管和进水管，所述出水管贯穿塔体外壳的内壁并与导流管的下端固定连接，所述进水管贯穿塔体外壳的内壁并延伸至塔体外壳的内部，所述塔体外壳的内壁固定连接有隔离网，所述隔离网位于中空锥体填料的下侧，所述隔离网的上端放置有多个载体集收球。
本发明在营养水溶液循环流经中空锥体填料的过程中，既实现了为生物膜提供营养物质的功能，又兼具对主滤材和副滤材内过剩的生物膜进行冲洗的效用，与现有技术相比，本发明实现了废气净化和过剩生物膜冲洗同步进行过程，在保证净化效率持续稳定的同时，省去了清洗过剩生物膜这一工序，解决了现有技术中生物膜繁殖过剩堵塞填料，影响净化效率这一问题，并且，本发明通过设置载体集收球，为过剩生物膜提供了二次吸附载体，使营养水溶液保持一定纯净度的同时，为收集过剩的生物膜提供了方便。
进一步的，所述中空锥体填料包括固定连接于导流管外端的主滤材和副滤材，所述主滤材位于副滤材的上侧，所述主滤材和副滤材相互远离的一端均附着有生物膜，所述导流孔位于主滤材和副滤材之间，营养水溶液通过导流管上的导流孔进入主滤材和副滤材的内部，并逐渐蓄积在主滤材和副滤材之间，为生物膜提供营养物质的同时，对主滤材和副滤材上的过剩生物膜进行了反冲洗，过剩生物膜随着营养水溶液向下流动。
进一步的，所述主滤材和副滤材均沿远离导流管的方向呈斜向下状态设置，使得主滤材和副滤材之间的空隙也呈斜向下状态，方便营养水溶液和过剩生物膜的流出，且主滤材与水平面之间的夹角大于副滤材与水平面之间的夹角，使得主滤材和副滤材之间的间距沿运离导流管的方向逐渐减小，方便营养水溶液在主滤材和副滤材之间逐渐蓄积起来，随后在导流孔处不断喷出的营养水溶液的带动下，主滤材和副滤材之间的营养水溶液持续翻涌，冲洗主滤材和副滤材上的过剩生物膜。
进一步的，位于最上方的所述主滤材的外圈直径与塔体外壳的内圈直径相同，所述副滤材和其余所有主滤材的外圈直径之间均小于塔体外壳的内圈直径，通过最上方的主滤材与塔体外壳内壁之间的闭合接触，使废气充分地流经中空锥体填料，实现充分净化过程，而下侧的主滤材和副滤材与塔体外壳内壁之间存在合适间隙，使主滤材和副滤材之间的营养水溶液方便向下流动实现循环。
进一步的，所述载体集收球包括塑料球网，所述塑料球网的内部填充有海绵，所述载体集收球的外圈直径大于隔离网的网孔孔径，载体集收球稳定停留于隔离网的上侧，载体集收球为过剩生物膜提供了二次吸附载体，营养水溶液中过剩的生物膜通过塑料球网吸附于海绵上，相比较陶粒、珊瑚石、空心塑料小球等载体，海绵表面粗糙,拥有较多的微孔、较大的比表面积，亲水性好,有利于微生物的挂载、依附和大量生长,而且海绵内部气孔的相互连通性好,微生物除了覆盖在填料表面上外,也生长在海绵内部的孔道内，因而可以吸附收集大量的过剩生物膜。
进一步的，所述隔离网沿靠近进水管的方向斜向上设置，所述出水管和进水管分别位于隔离网的上下两侧，通过倾斜设置的隔离网使载体集收球可以聚集在隔离网的低位面一侧，既可与营养水溶液充分接触，又可实现方便收集取出。
进一步的，所述塔体外壳的外端转动连接有清理门，所述清理门位于隔离网较低一侧位面的上方，打开清理门可实现载体集收球的取出，从而实现过剩生物膜的收集。
一种用于有机废气处理的生物滴滤塔的使用方法，包括以下步骤：
S1、启动循环泵，带动塔体外壳内的营养水溶液沿着导流管和中空锥体填料的内部循环流动，先保持高运转速率使循环泵运行一段时间，然后采用低运转速率并保持不变；
S2、将有机废气通过进气管通入塔体外壳的内部，废气依次通过多道中空锥体填料，废气中的有机污染物被中空锥体填料中的生物膜吸收降解，实现净化过程，净化后的废气通过出气管排出；
S3、在净化过程中，循环流动的营养水溶液冲洗主滤材和副滤材内过剩的生物膜，过剩生物膜随营养水溶液向下流动，经过隔离网时附着在载体集收球上；
S4、打开清理门取出载体集收球，实现过剩生物膜的收集。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案在营养水溶液循环流经中空锥体填料的过程中，既实现了为生物膜提供营养物质的功能，又兼具对主滤材和副滤材内过剩的生物膜进行冲洗的效用，与现有技术相比，本发明实现了废气净化和过剩生物膜冲洗同步进行过程，在保证净化效率持续稳定的同时，省去了清洗过剩生物膜这一工序，解决了现有技术中生物膜繁殖过剩堵塞填料，影响净化效率这一问题，并且，本发明通过设置载体集收球，为过剩生物膜提供了二次吸附载体，使营养水溶液保持一定纯净度的同时，为收集过剩的生物膜提供了方便。
(2)中空锥体填料包括固定连接于导流管外端的主滤材和副滤材，主滤材位于副滤材的上侧，主滤材和副滤材相互远离的一端均附着有生物膜，导流孔位于主滤材和副滤材之间，营养水溶液通过导流管上的导流孔进入主滤材和副滤材的内部，并逐渐蓄积在主滤材和副滤材之间，为生物膜提供营养物质的同时，对主滤材和副滤材上的过剩生物膜进行了反冲洗，过剩生物膜随着营养水溶液向下流动。
(3)主滤材和副滤材均沿远离导流管的方向呈斜向下状态设置，使得主滤材和副滤材之间的空隙也呈斜向下状态，方便营养水溶液和过剩生物膜的流出，且主滤材与水平面之间的夹角大于副滤材与水平面之间的夹角，使得主滤材和副滤材之间的间距沿运离导流管的方向逐渐减小，方便营养水溶液在主滤材和副滤材之间逐渐蓄积起来，随后在导流孔处不断喷出的营养水溶液的带动下，主滤材和副滤材之间的营养水溶液持续翻涌，冲洗主滤材和副滤材上的过剩生物膜。
(4)位于最上方的主滤材的外圈直径与塔体外壳的内圈直径相同，副滤材和其余所有主滤材的外圈直径之间均小于塔体外壳的内圈直径，通过最上方的主滤材与塔体外壳内壁之间的闭合接触，使废气充分地流经中空锥体填料，实现充分净化过程，而下侧的主滤材和副滤材与塔体外壳内壁之间存在合适间隙，使主滤材和副滤材之间的营养水溶液方便向下流动实现循环。
(5)载体集收球包括塑料球网，塑料球网的内部填充有海绵，载体集收球的外圈直径大于隔离网的网孔孔径，载体集收球稳定停留于隔离网的上侧，载体集收球为过剩生物膜提供了二次吸附载体，营养水溶液中过剩的生物膜通过塑料球网吸附于海绵上，相比较陶粒、珊瑚石、空心塑料小球等载体，海绵表面粗糙,拥有较多的微孔、较大的比表面积，亲水性好,有利于微生物的挂载、依附和大量生长,而且海绵内部气孔的相互连通性好,微生物除了覆盖在填料表面上外,也生长在海绵内部的孔道内，因而可以吸附收集大量的过剩生物膜。
(6)隔离网沿靠近进水管的方向斜向上设置，出水管和进水管分别位于隔离网的上下两侧，通过倾斜设置的隔离网使载体集收球可以聚集在隔离网的低位面一侧，既可与营养水溶液充分接触，又可实现方便收集取出。
(7)塔体外壳的外端转动连接有清理门，清理门位于隔离网较低一侧位面的上方，打开清理门可实现载体集收球的取出，从而实现过剩生物膜的收集。
附图说明
图1为本发明的立体剖面图；
图2为本发明的正面结构示意图；
图3为本发明的导流管处的立体图；
图4为本发明的中空锥体填料处的正面结构示意图；
图5为本发明的载体集收球的正面结构示意图；
图6为本发明的流程框图。
图中标号说明：
1塔体外壳、2导流管、201导流孔、3固定杆、4中空锥体填料、41主滤材、42副滤材、43生物膜、5循环泵、61出水管、62进水管、7隔离网、8载体集收球、81塑料球网、82海绵、9出气管、10进气管、11排液管、12清理门。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
请参阅图1和图2，一种用于有机废气处理的生物滴滤塔，包括塔体外壳1和循环泵5，塔体外壳1的上端固定连接有出气管9，塔体外壳1的外端固定连接有进气管10，塔体外壳1的下端固定连接有排液管11，排液管11的外端螺纹连接有管盖，塔体外壳1的内部盛放有营养水溶液，营养水溶液是微生物生长所需营养液和清水的混合溶液，塔体外壳1的内部设有导流管2，导流管2的外端和塔体外壳1的内壁之间固定连接有多个均匀分布的固定杆3，固定杆3起到固定导流管2的作用，导流管2的外端固定连接有多个中空锥体填料4，多个中空锥体填料4从上往下依次均匀分布，中空锥体填料4位于固定杆3的下侧，请参阅图3，导流管2上开设有多个均匀分布的导流孔201，导流孔201与中空锥体填料4的内侧相通。
请参阅图1和图4，中空锥体填料4包括固定连接于导流管2外端的主滤材41和副滤材42，主滤材41位于副滤材42的上侧，主滤材41和副滤材42相互远离的一端均附着有生物膜43，主滤材41和副滤材42可选择陶瓷或是珊瑚石材质，导流孔201位于主滤材41和副滤材42之间，营养水溶液通过导流管2上的导流孔201进入主滤材41和副滤材42的内部，并逐渐蓄积在主滤材41和副滤材42之间，为生物膜43提供营养物质的同时，对主滤材41和副滤材42上的过剩生物膜进行了反冲洗，过剩生物膜随着营养水溶液向下流动，主滤材41和副滤材42均沿远离导流管2的方向呈斜向下状态设置，使得主滤材41和副滤材42之间的空隙也呈斜向下状态，方便营养水溶液和过剩生物膜的流出，且主滤材41与水平面之间的夹角大于副滤材42与水平面之间的夹角，使得主滤材41和副滤材42之间的间距沿运离导流管2的方向逐渐减小，方便营养水溶液在主滤材41和副滤材42之间逐渐蓄积起来，随后在导流孔201处不断喷出的营养水溶液的带动下，主滤材41和副滤材42之间的营养水溶液持续翻涌，冲洗主滤材41和副滤材42上的过剩生物膜。
请参阅图2，位于最上方的主滤材41的外圈直径与塔体外壳1的内圈直径相同，副滤材42和其余所有主滤材41的外圈直径之间均小于塔体外壳1的内圈直径，通过最上方的主滤材41与塔体外壳1内壁之间的闭合接触，使废气充分地流经中空锥体填料4，实现充分净化过程，而下侧的主滤材41和副滤材42与塔体外壳1内壁之间存在合适间隙，使主滤材41和副滤材42之间的营养水溶液方便向下流动实现循环。
请参阅图2，循环泵5的进水端和出水端分别固定连接有出水管61和进水管62，出水管61贯穿塔体外壳1的内壁并与导流管2的下端固定连接，进水管62贯穿塔体外壳1的内壁并延伸至塔体外壳1的内部，循环泵5通过进水管62抽取营养水溶液，然后通过出水管61进入导流管2和中空锥体填料4的内部，实现循环流动，塔体外壳1的内壁固定连接有隔离网7，隔离网7位于中空锥体填料4的下侧，隔离网7的上端放置有多个载体集收球8。
请参阅图5，载体集收球8包括塑料球网81，塑料球网81的内部填充有海绵82，载体集收球8的外圈直径大于隔离网7的网孔孔径，载体集收球8稳定停留于隔离网7的上侧，载体集收球8为过剩生物膜提供了二次吸附载体，营养水溶液中过剩的生物膜通过塑料球网81吸附于海绵82上，相比较陶粒、珊瑚石、空心塑料小球等载体，海绵82表面粗糙,拥有较多的微孔、较大的比表面积，亲水性好,有利于微生物的挂载、依附和大量生长,而且海绵82内部气孔的相互连通性好,微生物除了覆盖在填料表面上外,也生长在海绵内部的孔道内，因而可以吸附收集大量的过剩生物膜。
请参阅图2，隔离网7沿靠近进水管62的方向斜向上设置，出水管61和进水管62分别位于隔离网7的上下两侧，通过倾斜设置的隔离网7使载体集收球8可以聚集在隔离网7的低位面一侧，既可与营养水溶液充分接触，又可实现方便收集取出，塔体外壳1的外端转动连接有清理门12，清理门12位于隔离网7较低一侧位面的上方，打开清理门12可实现载体集收球8的取出，从而实现过剩生物膜的收集。
一种用于有机废气处理的生物滴滤塔的使用方法，包括以下步骤：
S1、启动循环泵5，带动塔体外壳1内的营养水溶液沿着导流管2和中空锥体填料4的内部循环流动，先保持高运转速率使循环泵5运行一段时间，然后采用低运转速率并保持不变；
先采用高运转速率是为了使营养水溶液逐渐在主滤材41和副滤材42之间聚集，聚集后持续采用低运转速率是为了维持主滤材41和副滤材42之间营养水溶液容量的稳定；
S2、将有机废气通过进气管10通入塔体外壳1的内部，废气依次通过多道中空锥体填料4，废气中的有机污染物被中空锥体填料4中的生物膜吸收降解，实现净化过程，净化后的废气通过出气管9排出；
S3、在净化过程中，循环流动的营养水溶液冲洗主滤材41和副滤材42内过剩的生物膜，过剩生物膜随营养水溶液向下流动，经过隔离网7时附着在载体集收球8上；
S4、打开清理门12取出载体集收球8，实现过剩生物膜的收集。
本发明在营养水溶液循环流经中空锥体填料4的过程中，既实现了为生物膜提供营养物质的功能，又兼具对主滤材41和副滤材42内过剩的生物膜进行冲洗的效用，与现有技术相比，本发明实现了废气净化和过剩生物膜冲洗同步进行过程，在保证净化效率持续稳定的同时，省去了清洗过剩生物膜这一工序，解决了现有技术中生物膜繁殖过剩堵塞填料，影响净化效率这一问题，并且，本发明通过设置载体集收球8，为过剩生物膜提供了二次吸附载体，使营养水溶液保持一定纯净度的同时，为收集过剩的生物膜提供了方便。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于有机废气处理的生物滴滤塔，包括塔体外壳(1)和循环泵(5)，所述塔体外壳(1)的上端固定连接有出气管(9)，所述塔体外壳(1)的外端固定连接有进气管(10)，所述塔体外壳(1)的下端固定连接有排液管(11)，所述排液管(11)的外端螺纹连接有管盖，所述塔体外壳(1)的内部盛放有营养水溶液，其特征在于：所述塔体外壳(1)的内部设有导流管(2)，所述导流管(2)的外端和塔体外壳(1)的内壁之间固定连接有多个均匀分布的固定杆(3)，所述导流管(2)的外端固定连接有多个中空锥体填料(4)，多个所述中空锥体填料(4)从上往下依次均匀分布，所述中空锥体填料(4)位于固定杆(3)的下侧，所述导流管(2)上开设有多个均匀分布的导流孔(201)，所述导流孔(201)与中空锥体填料(4)的内侧相通，所述循环泵(5)的进水端和出水端分别固定连接有出水管(61)和进水管(62)，所述出水管(61)贯穿塔体外壳(1)的内壁并与导流管(2)的下端固定连接，所述进水管(62)贯穿塔体外壳(1)的内壁并延伸至塔体外壳(1)的内部，所述塔体外壳(1)的内壁固定连接有隔离网(7)，所述隔离网(7)位于中空锥体填料(4)的下侧，所述隔离网(7)的上端放置有多个载体集收球(8)。
2.根据权利要求1所述的一种用于有机废气处理的生物滴滤塔，其特征在于：所述中空锥体填料(4)包括固定连接于导流管(2)外端的主滤材(41)和副滤材(42)，所述主滤材(41)位于副滤材(42)的上侧，所述主滤材(41)和副滤材(42)相互远离的一端均附着有生物膜(43)，所述导流孔(201)位于主滤材(41)和副滤材(42)之间。
3.根据权利要求2所述的一种用于有机废气处理的生物滴滤塔，其特征在于：所述主滤材(41)和副滤材(42)均沿远离导流管(2)的方向呈斜向下状态设置，且主滤材(41)与水平面之间的夹角大于副滤材(42)与水平面之间的夹角。
4.根据权利要求2所述的一种用于有机废气处理的生物滴滤塔，其特征在于：位于最上方的所述主滤材(41)的外圈直径与塔体外壳(1)的内圈直径相同，所述副滤材(42)和其余所有主滤材(41)的外圈直径之间均小于塔体外壳(1)的内圈直径。
5.根据权利要求1所述的一种用于有机废气处理的生物滴滤塔，其特征在于：所述载体集收球(8)包括塑料球网(81)，所述塑料球网(81)的内部填充有海绵(82)，所述载体集收球(8)的外圈直径大于隔离网(7)的网孔孔径。
6.根据权利要求1所述的一种用于有机废气处理的生物滴滤塔，其特征在于：所述隔离网(7)沿靠近进水管(62)的方向斜向上设置，所述出水管(61)和进水管(62)分别位于隔离网(7)的上下两侧。
7.根据权利要求1所述的一种用于有机废气处理的生物滴滤塔，其特征在于：所述塔体外壳(1)的外端转动连接有清理门(12)，所述清理门(12)位于隔离网(7)较低一侧位面的上方。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种用于有机废气处理的生物滴滤塔的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、启动循环泵(5)，带动塔体外壳(1)内的营养水溶液沿着导流管(2)和中空锥体填料(4)的内部循环流动，先保持高运转速率使循环泵(5)运行一段时间，然后采用低运转速率并保持不变；
S2、将有机废气通过进气管(10)通入塔体外壳(1)的内部，废气依次通过多道中空锥体填料(4)，废气中的有机污染物被中空锥体填料(4)中的生物膜吸收降解，实现净化过程，净化后的废气通过出气管(9)排出；
S3、在净化过程中，循环流动的营养水溶液冲洗主滤材(41)和副滤材(42)内过剩的生物膜，过剩生物膜随营养水溶液向下流动，经过隔离网(7)时附着在载体集收球(8)上；
S4、打开清理门(12)取出载体集收球(8)，实现过剩生物膜的收集。
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