CN113087299B - 一种用于污水处理的a2o脱氮除磷装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于污水处理的A2O脱氮除磷装置及方法,该装置包括依次连通并供污水流经的厌氧池、好氧池A、沉淀池A、缺氧池、好氧池B及沉淀池B,其中,厌氧池内部设置供污水首先进入的前置预缺氧区;沉淀池A内部污泥回流至厌氧池;沉淀池B内部污泥分别回流至缺氧池和好氧池A。本发明通过采用两套沉淀回流系统对来水中的氮进行硝化反硝化以脱除,并对其中磷采用释磷摄磷的生物除磷方式以去除,由分段进水的方式实现碳源的充分利用,该装置可分别控制脱氮和除磷污泥泥龄,进而达到高效脱氮和除磷目的。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域,尤其涉及一种用于污水处理的A2O脱氮除磷装置及方法。
背景技术
城镇市政污水处理过程中,脱氮和除磷是相互影响的。脱氮要求较低负荷和较长泥龄,除磷却要求较高负荷和较短泥龄。脱氮要求有较多硝酸盐供反硝化,而硝酸盐不利于除磷。脱氮和除磷对泥龄、污泥负荷和好氧停留时间的要求是相反的。城镇污水厂通常侧重于去除总氮,而总磷的去除很大程度上通过加药完成,故对于生活污水如何同时提高总氮和总磷的去除率是当前城镇污水处理的关键问题之一。因此寻求适用于高效低成本脱氮除磷技术非常迫切。
A2O工艺由厌氧/缺氧/好氧功能区顺序链接而成,通过厌氧区释磷、缺氧区反硝化脱氮、好氧区吸磷和硝化达到去除污染物的目的。常规A2O工艺对于生物反应池池容的确定一般根据氮、磷的排放标准等要求,寻找合适的平衡点。传统A2O工艺具有较好的除磷效果,但脱氮能力依靠回流比来保证,为达到较高的TN去除率须要较高的混合液回流比,且超过400%后会使推流系统趋于完全混合式,导致污泥性状变差,TN去除率较差。倒置A2O工艺相较于A2O省去混合液回流,适当加大了污泥回流比,受限于厌氧池碳源减少,聚磷菌释磷水平显著降低。
CN201110009001.9并联式A2O-MBR反硝化聚磷脱氮除磷方法所采用的装置包括好氧池、厌氧池、缺氧池及膜池,其将好氧池与厌氧池并联设置;待处理污水与外回流污泥在配水井混合后按适当比例分别流入好氧池和厌氧池,同时流入好氧池的还有从缺氧池回流过来的内回流混合液;从好氧池和厌氧池流出的污水混合后一起流入缺氧池,进行反硝化聚磷;之后进入MBR 池,进行泥水分离,剩余污泥的一部分作为外回流污泥被送入配水井。
CN201820609692.3一种厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷装置包括通过管路依次连通的厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池,所述好氧池内设有金属网架,所述金属网架内填充有硝化菌生物填料球。该装置采用传统A2O工艺,在好氧池内填充硝化菌生物填料球,提高A2O负荷,增加硝化作用效果。
但上述专利将除磷和脱氮的菌种折中选取泥龄进行混合排泥,均未考虑脱氮污泥和除磷污泥对自身污泥泥龄需求的冲突及对原水水质负荷要求的冲突。例如CN201820609692.3一种厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷装置,该工艺无法彻底解决脱氮与除磷的泥龄矛盾,仅通过增加填料表面附着的污泥,提高硝化菌污泥浓度,即通过活性污泥和生物膜相结合方式提高脱氮效率;但对于除磷而言,污泥回流会引入硝酸盐至厌氧池内,干扰厌氧段的释磷反应,影响除磷效率。
有鉴于此,有必要设计一种改进的能够对污水同时进行A2O脱氮除磷装置及方法,以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于污水处理的A2O脱氮除磷装置及方法,在空间上将除磷和脱氮的菌种相对独立区分排泥,且与污泥回流配合,能够控制脱氮和除磷污泥泥龄,进而达到了高效脱氮和除磷目的。
为实现上述发明目的,本发明提供了一种用于污水处理的A2O脱氮除磷装置,包括:依次连通并供污水流经的厌氧池、好氧池A、沉淀池A、缺氧池、好氧池B及沉淀池B,其中,
厌氧池,其内部设置供污水首先进入的前置预缺氧区;
沉淀池A,其内部污泥回流至厌氧池;
沉淀池B,其内部污泥分别回流至缺氧池和好氧池A。
作为本发明的进一步改进,所述好氧池B内部的混合液回流至缺氧池。各池之间通过管路连通或穿墙孔连通。
作为本发明的进一步改进,按污水总进水量计(体积流量,单位m3/d), 80%-90%的污水由厌氧池进入,10%-20%的污水由缺氧池进入;所述缺氧池中污水作为补充碳源,以保障缺氧区碳源的需求,当进水碳源C/N比不足4 时,缺氧池在反硝化阶段碳源不足,则向缺氧池中投加额外碳源。
作为本发明的进一步改进,所述厌氧池和缺氧池中均采用推流式反应器为整体系统提供水动力。
本发明另一方面还提供用于污水处理的A2O脱氮除磷方法,包括如下步骤:
S1:污水由厌氧池中的前置缺氧区进入,在厌氧池中进行厌氧反应,使污水中有机氮转化为氨氮,并进行厌氧段释磷;
S2:将步骤S1中经过厌氧处理的污水排入好氧池A,好氧池A为专性好氧聚磷菌超量吸收溶解性磷提供条件,同时沉淀池B回流补充硝化细菌,以使污水在好氧池A进行硝化作用;
S3:将步骤S2中经过硝化处理后的污水排入沉淀池A,污水在沉淀池A 中完成泥水分离;
S4:将步骤S3中经过沉淀池A泥水分离后的污泥回流至厌氧池,为厌氧池补充污泥量;
S5:将步骤S3中经过泥水分离后的污水排入缺氧池,进行反硝化脱氮;
S6:将步骤S5中经过反硝化脱氮后的污水排入好氧池B,在好氧池B 中进一步去除有机物及硝化反应;
S7:将步骤S6中经过好氧池B进一步硝化处理后的污水通入沉淀池B 完成泥水分离;
S8:将步骤S7中经过沉淀池B完成泥水分离后的污水直接排出,而污泥则回流至好氧池A和缺氧池。
作为本发明的进一步改进,所述步骤S4中沉淀池A的污泥回流至厌氧池的回流比设为Ra,所述Ra可根据出水TP指标按40%~100%调整比例,优选60%-80%;本领域技术人员理解,回流比Ra可根据出水TP指标结合装置运行情况调整,如:一般目前污水厂TP按一级A控制,TP出水浓度要求低于0.5mg/L,若初始污泥回流比按100%考虑,当出水浓度高于此限制要求时候理论上可酌情降低回流比至40%左右。另,一般情况下减小污泥回流比 Ra会延长厌氧池实际水力停留时间HRT,相对增加聚磷菌在厌氧池可有效利用的碳源,促进聚磷菌充分放磷。
在具体的实施方案中,沉淀池A回流后剩余富磷污泥外排集中处置。
作为本发明的进一步改进,所述步骤S5中还包括:当进水碳源C/N比不足4时,向缺氧池中投加额外碳源如甲醇、乙酸钠等。所述进水碳源C/N比实际是针对进水水质检测,缺氧池反硝化对碳源有需求,对缺氧池内的 BOD5/TKN也不应低于4,否则脱氮效果不好。
作为本发明的进一步改进,所述步骤S7中还包括:将步骤S6中经过好氧池B进一步硝化处理后的污水部分回流至缺氧池,使得步骤S3中泥水分离后的污水和好氧池B回流的混合液共同为缺氧池提供反硝化的硝酸盐;该混合液的回流比设为Ri,优选地,Ri控制在50%~300%,优选50%-100%,本领域技术人员理解,可根据出水调整混合液回流比例Ri。本发明前段已有硝化反硝化段,此处混合液回流仅为补充缺氧池内分段进水如10%-20%水量的脱氮效果,且为减少动能消耗,若出水总氮较高,可适当提高混合液回流比,反之可降低混合液回流比节省能耗。
作为本发明的进一步改进,所述步骤S8中还包括:回流后剩余污泥同步骤S4中回流后富磷污泥均外排且一并集中处理处置。
作为本发明的进一步改进,所述步骤S8中沉淀池B中污泥回流至好氧池A和缺氧池的回流比设为Rb,所述Rb按50%~100%控制,优选50%-60%。沉淀池B回流污泥至好氧池A和缺氧池中,均为补充硝化细菌进行硝化作用。在具体的实施方案中,可设置为20%-40%的污泥回流至好氧池A以及20%-60%的污泥回流至缺氧池。
作为本发明的进一步改进,缺氧池内污泥浓度一般为2.5~4.5g/L,考虑到增加填料,其浓度即不低于5g/L。污泥浓度高有助于有机物、氮、磷的去除。
作为本发明的进一步改进,本发明厌氧池、好氧池A及沉淀池A之间的配合工作区域形成了高负荷、短泥龄的除磷区,其中的活性污泥泥龄按3.5~7d 控制,优选5d;另外,沉淀池B工作区域也是除磷区;以及,
本发明缺氧池、好氧池B及沉淀池B之间的配合工作区域形成了低负荷、长泥龄的脱氮区,其中的活性污泥泥龄按11-23d控制,优选15d。
在具体的实施方案中,所述好氧池B中可投加填料,填料采用生物膜或活性污泥或两者联合的方式。优选地,好氧池A和好氧池B可同时投加K 型填料,形成MBBR环境工况,增加生物膜中硝化细菌的附着能力。
本发明各装置,如厌氧池、好氧池A、沉淀池A、缺氧池、好氧池B和沉淀池B的具体构造,以及术语C/N、BOD5/TKN均可参照现有技术,本领域技术人员熟知其内部结构及含义,不再赘述。
本发明的有益效果是:
1)本发明通过污水先进入厌氧池而后进入缺氧池,满足除磷所需较高负荷而脱氮较低负荷的要求。本发明通过设置两套沉淀系统,在空间上将除磷和脱氮的菌种相对独立区分排泥,即:所述沉淀池A和沉淀池B分别实现对聚磷菌和硝化细菌的泥龄控制,通过剩余污泥的独立排放解决脱氮和除磷污泥泥龄需求相反的矛盾及对原水水质负荷要求的冲突。
2)本发明考虑设置混合液回流以保障出水总氮达到标准要求,但回流比Ri 可大幅度降低,减少了能耗,如Ri可控制在50%~100%;而普通AN/O工艺回流比是100%~400%,A2O工艺一般也≥200%。
3)本发明工艺经过前段厌氧好氧系统可除磷80%~90%,通过好氧池A以后进水硝化比例可达80%~90%,经沉淀池A出水后进入缺氧池反硝化反应,脱氮比例可达80%以上,在经过混合液回流后,考虑混合液100%的回流比例,硝化污泥总回流比按50%计,则总氮去除率为80%+20%×(100%+50%)/ (1+100%+50%)=92%,合计对总氮的去除率理论上达到90%以上。
综上所述,本发明适用碳源相对充足,而脱氮和除磷要求高的城镇生活污水或类似污水,能够在可生化碳氮比满足工艺要求条件下实现较高的脱氮率,与传统方法相比,本发明可充分利用聚磷菌吸磷动力及减少硝化反硝化细菌的干扰;本发明工艺运行基于传统的生物脱氮和除磷理论,过程容易控制,反应装置各区域溶解氧浓度可精准控制,故装置总体上容易运行维护。
附图说明
图1为本发明示例的一种用于污水处理的A2O脱氮除磷装置连接关系示意图。
图2为对比例示意的一种现有A2O工艺的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
在此,还需要说明的是,为了避免因不必要的细节而模糊了本发明,在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤,而省略了与本发明关系不大的其他细节。
另外,还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
如图1所示,本发明实施例提供了一种用于污水处理的A2O脱氮除磷装置,包括:通过管路依次连通并供污水流经的厌氧池、好氧池A、沉淀池A、缺氧池、好氧池B及沉淀池B,其中,
厌氧池,其内部设置供污水首先进入的前置预缺氧区;
沉淀池A,其内部污泥回流至厌氧池,回流比设为Ra;
沉淀池B,其内部污泥分别回流至缺氧池和好氧池A,回流比设为Rb。
所述好氧池B内部的混合液回流至缺氧池,回流比设为Ri。
按污水总进水量计,80%-90%的污水由厌氧池进入,10%-20%的污水由缺氧池进入。
实施例1
参照图1,本发明实施例提供了一种用于污水处理的A2O脱氮除磷方法,包括如下步骤:
S1:80%来水流量的污水由厌氧池中的前置预缺氧区进入,在厌氧池中进行厌氧反应,使污水中有机氮转化为氨氮,并进行厌氧段释磷;
S2:将步骤S1中经过厌氧处理的污水排入好氧池A,为专性好氧聚磷菌超量吸收溶解性磷提供条件,同时利用沉淀池B回流补充的硝化细菌进行硝化作用;
S3:将步骤S2中经过硝化处理后的污水排入沉淀池A,污水在沉淀池A 中完成泥水分离;
S4:将步骤S3中经过沉淀池A泥水分离后的污泥的60%回流至厌氧池,为厌氧池补充污泥量,剩余富磷污泥外排集中处置;
S5:将步骤S3中经过泥水分离后的污水排入缺氧池,缺氧池污泥浓度 X=5g/L,在其中与好氧池B回流的混合液共同为缺氧池提供反硝化的硝酸盐,同时通过分段进水20%来水流量补充部分碳源(进水中的BOD5为碳源),并与回流污泥混合;
S6:将步骤S5中经过反硝化脱氮后的污水排入好氧池B,在好氧池B 中进一步去除有机物及硝化反应;
S7:将步骤S6中经过好氧池B进一步硝化处理后的污水的100%回流至缺氧池,大部分污水进入沉淀池B完成泥水分离;
S8:将步骤S7中经过沉淀池B完成泥水分离后的污水直接排出,而污泥则20%回流至好氧池A以及30%回流至缺氧池,均为补充硝化细菌进行硝化作用;剩余污泥同步骤S4中富磷污泥均外排且一并集中处理处置。
本实施例厌氧池、好氧池A及沉淀池A之间的配合工作区域形成了高负荷、短泥龄的除磷区,参见图1中虚线框P1所示,另外,沉淀池B工作区域也是除磷区,参见图1中虚线框P2所示;以及,
本实施例缺氧池、好氧池B及沉淀池B之间的配合工作区域形成了低负荷、长泥龄的脱氮区,参见图1中虚线框N1所示。
该实施例中,分段进水具体为将污水按一定比例分配给厌氧段和缺氧段,即厌氧段进水80%和缺氧段进水20%,沉淀池A除磷污泥回流比为Ra=60%,缺氧池污泥浓度按X=5g/L控制,好氧池B内的混合液回流比例按Ri=100%控制,沉淀池B污泥回流至好氧池A和缺氧池比例分别为Rb1=20%和 Rb2=30%,各段泥龄控制天数具体为:厌氧好氧段聚磷菌污泥泥龄按5d控制,缺氧好氧段脱氮硝化菌污泥泥龄按15d控制,本实施例方法经过前段厌氧好氧系统可除磷80%,由于好氧池A曝气充分,通过好氧池A和缺氧池后硝化反硝化完全,则进水脱氮比例可达80%,经过沉淀池A后,缺氧好氧池 B段通过硝化反硝化的生物脱氮去除率20%×(100%+20%+30%)/ (1+100%+20%+30%)=12%,则总脱氮比例为80%+12%=92%。
实施例2
与实施例1类似,不同之处在于:分段进水为厌氧段进水90%和缺氧段进水10%,沉淀池A除磷污泥回流比为Ra=80%,缺氧池污泥浓度按X=5g/L 控制,好氧池B内的混合液回流比例按Ri=50%控制,沉淀池B污泥回流至好氧池A和缺氧池比例分别为Rb1=20%和Rb2=30%,各段泥龄控制天数具体为:厌氧好氧段聚磷菌污泥泥龄按5d控制,缺氧好氧段脱氮硝化菌污泥泥龄按15d控制。
本实施例方法经过前段厌氧好氧系统可除磷90%;由于好氧池A曝气充分,通过好氧池A和缺氧池后硝化反硝化完全,则以后进水硝化脱氮比例可达90%。经过沉淀池A后,缺氧好氧池B段通过硝化反硝化的生物脱氮去除率10%×(50%+20%+30%)/(1+50%+20%+30%)=5%,则总脱氮比例为90%+5%=95%。
实施例3
与实施例1类似,不同之处在于:分段进水为厌氧段进水90%和缺氧段进水10%,沉淀池A除磷污泥回流比为Ra=80%,缺氧池污泥浓度按X=5g/L 控制,好氧池B内的混合液回流比例按Ri=50%控制,沉淀池B污泥回流至好氧池A和缺氧池比例分别为Rb1=40%和Rb2=60%,各段泥龄控制天数具体为:厌氧好氧段聚磷菌污泥泥龄按5d控制,缺氧好氧段脱氮硝化菌污泥泥龄按15d控制。
本实施例方法经过前段厌氧好氧系统可除磷90%;由于好氧池A曝气充分,通过好氧池A和缺氧池后硝化反硝化完全,则以后进水硝化脱氮比例可达90%。经过沉淀池A后,缺氧好氧池B段通过硝化反硝化的生物脱氮去除率10%×(50%+40%+60%)/(1+50%+40%+60%)=6%,则总脱氮比例为 90%+6%=96%。
实施例4
与实施例1类似,不同之处在于:分段进水为厌氧段进水90%和缺氧段进水10%,沉淀池A除磷污泥回流比为Ra=80%,缺氧池污泥浓度按X=5g/L 控制,好氧池B内的混合液不回流(即Ri=0),通过污泥回流达到部分硝化液回流目的,沉淀池B污泥回流至好氧池A和缺氧池比例分别为Rb1=40%和Rb2=60%,各段泥龄控制天数具体为:厌氧好氧段聚磷菌污泥泥龄按5d 控制,缺氧好氧段脱氮硝化菌污泥泥龄按15d控制。
本实施例方法经过前段厌氧好氧系统可除磷90%;由于好氧池A曝气充分,通过好氧池A和缺氧池后硝化反硝化完全,则以后进水硝化脱氮比例可达90%。经过沉淀池A后,缺氧好氧池B段通过硝化反硝化的生物脱氮去除率10%×(40%+60%)/(1+40%+60%)=5%,则总脱氮比例为90%+5%=95%。
对比例
参见图2,现有的一种A2O工艺主要包括顺序链接而成的厌氧反应器、缺氧反应器、好氧反应器以及沉淀池,工作时其具体流程为:原水与从沉淀池(二沉池)回流的污泥首先进入厌氧反应器,在此污泥中的聚磷菌利用原污水中的溶解态有机物进行厌氧释磷;然后与好氧反应器末端回流的混合液一起进入缺氧反应器,在此污泥中的反硝化菌利用剩余的有机物和回流的硝酸盐进行反硝化作用脱氮;脱氮反应完成后,进入好氧反应器,在此污泥中的硝化菌进行硝化作用将废水中的氨氮转化为硝酸盐同时聚磷菌进行好氧吸磷,剩余的有机物也在此被好氧细菌氧化,最后经沉淀池进行泥水分离,出水排放,沉淀的污泥部分返回厌氧反应器,部分以富磷剩余污泥排出。其主要参数如下表1所示:
表1
通过实施例1-4与对比例比对可知,对比例将除磷和脱氮的菌种折中选取泥龄进行混合排泥,均未考虑脱氮污泥和除磷污泥对自身污泥泥龄需求的冲突及对原水水质负荷要求的冲突,均按10-20d控制,其包括BOD5、TP及 TN的总处理效率均明显低于本发明实施例的除磷及脱氮比例。且对比例中混合液回流比需≥200%,而本发明实施例4在混合液不回流的情况下,装置也能稳定运行,除磷比例可达到90%,脱氮比例可至95%。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案精神和范围。
Claims (11)
1.一种用于污水处理的A2O脱氮除磷装置,其特征在于:包括:依次连通并供污水流经的厌氧池、好氧池A、沉淀池A、缺氧池、好氧池B及沉淀池B,其中,
厌氧池,其内部设置供污水首先进入的前置预缺氧区;
沉淀池A,其内部污泥回流至厌氧池,该回流比设为Ra,所述Ra为40%~100%;
沉淀池B,其内部污泥分别回流至缺氧池和好氧池A;该回流比设为Rb,所述Rb按50%~100%控制;
按污水总进水体积流量计,80%-90%的污水由厌氧池进入,10%-20%的污水由缺氧池进入。
2.根据权利要求1所述的用于污水处理的A2O脱氮除磷装置,其特征在于:所述好氧池B内部的混合液回流至缺氧池。
3.根据权利要求1所述的用于污水处理的A2O脱氮除磷装置,其特征在于:所述厌氧池和缺氧池中均采用推流式反应器。
4.如权利要求1-3任一项所述的A2O脱氮除磷装置的污水处理方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1:污水由厌氧池中的前置缺氧区进入,在厌氧池中进行厌氧反应,使污水中有机氮转化为氨氮,并进行厌氧段释磷;
S2:将步骤S1中经过厌氧处理的污水排入好氧池A,好氧池A为专性好氧聚磷菌超量吸收溶解性磷提供条件,同时沉淀池B回流补充硝化细菌,以使污水在好氧池A进行硝化作用;
S3:将步骤S2中经过硝化处理后的污水排入沉淀池A,污水在沉淀池A中完成泥水分离;
S4:将步骤S3中经过沉淀池A泥水分离后的污泥回流至厌氧池,为厌氧池补充污泥量;
S5:将步骤S3中经过泥水分离后的污水排入缺氧池,进行反硝化脱氮;
S6:将步骤S5中经过反硝化脱氮后的污水排入好氧池B,在好氧池B中进一步去除有机物及硝化反应;
S7:将步骤S6中经过好氧池B进一步硝化处理后的污水通入沉淀池B完成泥水分离;
S8:将步骤S7中经过沉淀池B完成泥水分离后的污水排出,而污泥则回流至好氧池A和缺氧池。
5.根据权利要求4所述的A2O脱氮除磷装置的污水处理方法,其特征在于:所述Ra为60%-80%。
6.根据权利要求4所述的A2O脱氮除磷装置的污水处理方法,其特征在于:所述步骤S5中还包括:当进水碳源C/N比不足4时,向缺氧池中投加额外碳源。
7.根据权利要求4所述的A2O脱氮除磷装置的污水处理方法,其特征在于:所述步骤S7中还包括:将步骤S6中经过好氧池B进一步硝化处理后的混合液部分回流至缺氧池,使得步骤S3中泥水分离后的污水和好氧池B回流的混合液共同为缺氧池提供反硝化的硝酸盐;该混合液的回流比设为Ri,Ri控制在50%~300%。
8.根据权利要求7所述的A2O脱氮除磷装置的污水处理方法,其特征在于:Ri控制在50%-100%。
9.根据权利要求4所述的A2O脱氮除磷装置的污水处理方法,其特征在于:所述Rb按50%~60%控制。
10.根据权利要求9所述的A2O脱氮除磷装置的污水处理方法,其特征在于:20%-40%的污泥回流至好氧池A以及20%-60%的污泥回流至缺氧池。
11.根据权利要求4-10任一项所述的A2O脱氮除磷装置的污水处理方法,其特征在于:所述厌氧池、好氧池A及沉淀池A之间的配合工作区域以及沉淀池B工作区域均形成除磷区,其活性污泥泥龄按3.5~7d控制;以及,
所述缺氧池、好氧池B及沉淀池B之间的配合工作区域形成脱氮区,其活性污泥泥龄按11-23d控制。
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