DE3815309A1 - Process, plant and emulsifying substance for disposing of pollutant-containing materials - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Entsorgungsverfahren für durch wenigstens überwiegend lipophile Schadstoffe, insbesondere Kohlenwasserstoffe u.dgl., verun reinigte Fest- und Flüssigmaterialien, speziell für ölverseuchte Böden und Gewässer sowie zur Durchfüh rung des Verfahrens geeignete Anlagen und Emulgator substanzen.The invention relates to a disposal method for through at least predominantly lipophilic pollutants, especially hydrocarbons and the like cleaned solid and liquid materials, especially for oil-contaminated soils and waters as well as for implementation suitable equipment and emulsifier substances.
Die Entsorgung bzw. Dekontaminierung schadstoff haltiger Materialien ist von beträchtlicher und immer noch zunehmender Bedeutung auf den verschie densten Gebieten. Ein Beispiel hierfür bietet die häufig erforderliche Sanierung von Erdreich, das mit Öl oder ähnlichen Kohlenwasserstoffverbindungen kontaminiert ist, etwa die Sanierung von Deponiebö den, die mit Teeröl oder teerölähnlichen Produkten belastet sind, wobei insbesondere auch polyzy klische, aromatische Kohlenwasserstoffe auftreten, die hochgradig gesundheitsgefährdend sind. Ein anderes Beispiel bilden Ölverschmutzungen von Ge wässern, beispielsweise die in der Schiffahrt häufige Sanierung von ölverschmutztem Bilgenwasser.Disposal or decontamination harmful containing materials is of considerable and still increasing importance on the various most areas. The frequently required soil remediation, the with oil or similar hydrocarbon compounds is contaminated, such as the rehabilitation of landfill sites those with tar oil or products similar to tar oil are loaded, especially polyzy cliché, aromatic hydrocarbons occur, that are extremely hazardous to health. A another example is Ge oil spills water, for example in shipping frequent rehabilitation of oil-contaminated bilge water.
Bisher gibt es außer dem erfindungsgemäßen Ver fahren keine wirtschaftlichen, schnellen Entsor gungsverfahren für solche schadstoffhaltigen Ma terialien. Es ist beispielsweise bekannt, ölver seuchtes Erdreich auszubaggern und durch starkes Erhitzen die verunreinigenden organischen Stoffe auszutreiben bzw. zu verbrennen. Der Aufwand ist dabei jedoch erheblich und das Verfahren ist außer ordentlich umständlich, da eine Behandlung am Scha densort praktisch ausgeschlossen ist. Hinzu kommt, daß bei diesem Entsorgungsverfahren stets die Ge fahr besteht, daß gefährliche Stoffe freigesetzt werden.So far, in addition to the Ver do not drive economical, fast disposal methods for such harmful substances materials. It is known, for example, Ölver dredging contaminated soil and by strong Heat the contaminating organic substances expel or burn. The effort is however, significant and the procedure is out of order neatly cumbersome, since a treatment at the Scha which is practically excluded. Come in addition, that the Ge Fahr exists that dangerous substances are released will.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Ent sorgungsverfahren sowie eine Anlage und eine Emulga torsubstanz zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, die eine wirtschaftliche schnelle Entsor gung von durch wenigstens überwiegend lipophile Schadstoffe, insbesondere Kohlenwasserstoffe u.dgl., verunreinigten Fest- und Flüssigma terialien, speziell ölverseuchten Böden und Ge wässer gestattet. Insbesondere solle diese Entsor gung auf rein biophysikalischer Basis erfolgen, ohne daß gefährliche Stoffe freigesetzt werden. Dabei wird angestrebt, daß die abgetrennten Schad stoffe sowie die zu ihrer Abtrennung einzusetzenden Substanzen vollständig biologisch entsorgt werden können.The object of the present invention is an Ent care procedures as well as a plant and an emulga tors substance to perform this procedure create an economical quick disposal by at least predominantly lipophilic Pollutants, especially hydrocarbons etc., contaminated solid and liquid mass materials, especially oil-contaminated soils and ge water permitted. In particular, this should dispose on a purely biophysical basis, without releasing dangerous substances. The aim is that the separated damage substances and those to be used for their separation Substances are completely biologically disposed of can.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen erfindungsgemäß die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.According to the invention, to solve this problem the features of the independent claims.
Vorteilhafte Ausgestaltungen nennen die jeweils zu geordneten Unteransprüche.They each call advantageous configurations ordered subclaims.
Das erfindungsgemäße Entsorgungsverfahren arbeitet im wesenlichen waschend, indem die Schadstoffe in eine mikrodisperse, homogene Emulsion gebracht und dann abgetrennt werden. Insbesondere bei verun reinigten Feststoffen wie Erdreich usw. wird zur Ab trennung der Emulsion ein Wasserüberschuß zuge setzt. Die emulgierten Schadstoffe schwimmen als organische Flüssigphase auf und können nach Phasen trennung (durch Absetzen oder mittels Separatoran lagen) vom Waschwasser separiert werden. Das Wasch wasser enthält praktisch keine Verunreinigungen mehr und kann weitgehend im Kreislauf geführt wer den.The disposal method according to the invention works essentially washing by putting the pollutants in brought a microdisperse, homogeneous emulsion and then be separated. Especially at verun cleaned solids such as soil, etc. becomes the Ab separation of the emulsion an excess of water puts. The emulsified pollutants swim as organic liquid phase and after phases separation (by settling or using a separator layers) from the wash water. The wash water contains practically no impurities more and can be largely recycled the.
Insbesondere werden erfindungsgemäß emulgierende Substanzen eingesetzt, die aufgrund starker Affi nität zum Öl innerhalb kürzester, im Bereich von Sekunden liegender Zeit ölige bzw. fettige Sub stanzen durchgreifend aufschließen und eine enorme Oberflächenvergrößerung schaffen. Dadurch ergibt sich eine stabile, homogene Emulsion mit extrem mi krodispersen Schadstoffteilchen bzw. -tröpfchen. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen nichtbakterizi den, vollständig biologisch abbaubaren Emulgatorsub stanzen zeigt sich überraschenderweise, daß diese mikrodispersen emulgierten Teilchen bzw. Tröpfchen von Mikroorganismen stark akzeptiert werden. Dies bedeutet, daß die erfindungsgemäß emulgierten Schad stoffe von den Bakterien sehr schnell aufgenommen und damit unschädlich gemacht werden, wobei sie den Bakterien als Wachstumsgrundlage dienen.In particular, emulsifying agents according to the invention Substances used due to strong affi to oil within the shortest, in the range of Seconds of time oily or greasy sub punching open up completely and an enormous Create surface enlargement. This results in a stable, homogeneous emulsion with extremely mi Crodisperse pollutant particles or droplets. When using the non-bacteria according to the invention the fully biodegradable emulsifier sub Stamping surprisingly shows that this microdisperse emulsified particles or droplets are strongly accepted by microorganisms. This means that the harmful emulsified according to the invention substances are quickly absorbed by the bacteria and thus made harmless, taking the Bacteria serve as the basis for growth.
Dieser Effekt wird besonders dann erreicht, wenn die emulgierende Substanz einerseits hydrophile und lipophile funktionelle Gruppen bietet, die im we sentlichen die emulgierende Wirkung tragen, und andererseits mindestens eine oder mehrere Arten von funktionellen Gruppen hat, die mit bakteriellen Re zeptorverbindungen, insbesondere der Zellmembran, akzeptanzfördernd wechselwirken. Die Bakterien, ins besondere eignen sich spezielle schadstoffadap tierte Bakterien (kommerziell erhältlich), werden durch die letztgenannten funktionellen Gruppen dazu gebracht, in den emulgierten Schadstoffteilchen bzw. -tröpfchen keine Schadstoffe, sondern vielmehr Nährstoffe zu erkennen. Die im Extremfall praktisch molekulare Dispersion der Schadstoffe legt diese in einer Teilchengröße vor, die die Bakterien ohne weiteres aufnehmen können, was die Akzeptanz seitens der Mikroorganismen entscheidend erhöht.This effect is particularly achieved when the emulsifying substance on the one hand hydrophilic and offers lipophilic functional groups, which we the emulsifying effect, and on the other hand, at least one or more types of has functional groups associated with bacterial Re zeptor compounds, especially the cell membrane, interact to promote acceptance. The bacteria, ins special pollutant adap are particularly suitable bacteria (commercially available) through the latter functional groups brought in the emulsified pollutant particles or droplets not pollutants, but rather To recognize nutrients. The practical in extreme cases molecular dispersion of the pollutants puts them in a particle size that the bacteria without can include what acceptance significantly increased by the microorganisms.
Ein Beispiel für eine besonders geeignete erfin dungsgemäße emulgierende Substanz ist das unter der Bezeichnung PAGO von der Firma alfa-zeta pharma GmbH, Bad Zwischenahn erhältliche Produkt.An example of a particularly suitable invent emulsifying substance according to the invention is that under the Name PAGO from the company alfa-zeta pharma GmbH, Bad Zwischenahn available product.
Besonders bevorzugt enthält die emulgierende Sub stanz nichtionogene und/oder anionogene Tenside, beispielsweise Fettalkoholpolyglykoläther, Fettalko holpolyglykoläthersulfate bzw. deren Salze, insbesondere Alkalimetallsalze und/oder ähnliche biologisch abbaubare Tenside. Zusätzlich kann die emulgierende Substanz Wasser und anorganische Ver bindungen enthalten, beispielsweise zur Einstellung eines basischen pH-Wertes von ungefähr 10.The emulsifying sub particularly preferably contains punch non-ionic and / or anionogenic surfactants, for example fatty alcohol polyglycol ether, fatty alcohol holpolyglycol ether sulfates or their salts, especially alkali metal salts and / or the like biodegradable surfactants. In addition, the emulsifying substance water and inorganic ver contain bonds, for example for recruitment a basic pH of approximately 10.
Die Stabilität der erhaltenen Emulsion hängt deut lich von dem relativen Gehalt an emulgierender Sub stanz, bezogen auf den Schadstoffgehalt ab. Vorzugs weise wird die emulgierende Substanz mit einem rela tiven Anteil von 0,1 bis 10 Gew.% eingesetzt, wobei eine schnelle Phasentrennung bei Gehalten unterhalb von 5 Gew.% und eine bleibend stabile Emulsion bei Gehalten von mehr als 5 Gew.% erhalten wird.The stability of the emulsion obtained depends significantly Lich from the relative content of emulsifying sub punch, based on the pollutant content. Preferential wise the emulsifying substance with a rela tive proportion of 0.1 to 10 wt.% Used, wherein rapid phase separation at levels below of 5% by weight and a permanently stable emulsion Held in excess of 5% by weight is obtained.
Es ist darauf hinzuweisen, daß eine Vielzahl der handelsüblichen Tensidprodukte sich für das erfin dungsgemäße Verfahren weniger eignet, weil diese Tenside entweder nicht biologisch abbaubar oder sogar bakterizid sind, keine genügend hochdisperse Emulsion erzeugen oder Emulsionen ergeben, die sich nicht mehr trennen lassen; solche Produkte ermög lichen keine so vorteilhafte Entsorgung wie die er findungsgemäß eingesetzten emulgierenden Sub stanzen.It should be noted that a large number of commercial surfactant products for inventions process according to the invention is less suitable because it Surfactants either not biodegradable or are even bactericidal, not sufficiently highly dispersed Generate emulsion or emulsions that result do not let separate; such products not as advantageous a disposal as he emulsifying sub used according to the invention punch.
Durch den vorzugsweise verwandten Kreislaufbetrieb des zur Abtrennung der emulgierten Schadstoffe ein gesetzten Wassers wird dessen Menge auf einem Mini mum gehalten, wodurch die Entsorgung vereinfacht und die Wachstumsaktivität der Bakterien gefördert wird.Due to the preferably related cycle operation to separate the emulsified pollutants the amount of water placed on a mini mum kept, which makes disposal easier and promoted the growth activity of the bacteria becomes.
Besonders bevorzugt wird eine bei der Abtrennung aufschwimmende Flüssigphase, die die emulgierten Schadstoffe enthält, in einem Absetzbecken abge trennt und dann in ein Belebungsbecken überführt. In diesem wird sie bakteriologisch, insbesondere mittels schadstoffadaptierter Bakterien, aufbe reitet, wobei nach dieser bakteriologischen Aufbe reitung zumindest ein Anteil geimpfter und damit den Schadstoffabbau zusätzlich begünstigender Flüssigkeit in den Waschbereich zurückgeführt wird.One is particularly preferred for the separation floating liquid phase that the emulsified Contains pollutants in a sedimentation tank separates and then transferred to an aeration tank. In this it becomes bacteriological, in particular using pollutant-adapted bacteria, aufbe rides, after this bacteriological Aufbe at least a proportion of vaccinated and thus the additional degradation of pollutants Liquid is returned to the washing area.
Besonders vorteilhaft läßt sich die Erfindung zur Reinigung von ölkontaminiertem Erdreich verwenden, wobei in diesem Falle in einem ersten Mischvorgang ein pastöses Gemisch aus dem verunreinigten Erd reich, Wasser und emulgierender Substanz gebildet wird, dieses pastöse Gemisch mit Wasser beauf schlagt und gewaschen, insbesondere im Gegenstrom prinzip durch ein Wasserbad transportiert und das gereinigte Erdreich an einem Ende des Wasserbades ausgetragen wird, während die schadstoffbelastete Flüssigphase am anderen Ende abgeführt wird.The invention can be particularly advantageous Use cleaning of oil-contaminated soil in this case in a first mixing process a pasty mixture of contaminated earth rich, water and emulsifying substance formed is, this pasty mixture with water beats and washed, especially in countercurrent principle transported through a water bath and that cleaned soil at one end of the water bath is carried out while the polluted Liquid phase is discharged at the other end.
Die Menge an emulgierender Substanz, die dem Erd reich zuzusetzen ist, hängt ab vom Ausmaß der je weiligen Kontaminierung, ist aber jeweils ver gleichsweise gering. Typischerweise werden diese Substanzen im Gewichtsverhältnis von etwa 5 : 100 beigegeben. Die Dauer des ersten Mischvorgangs liegt im Bereich von 10 bis 20 Minuten, wobei nach dieser Zeit ein sehr homogenes Gemisch vorliegt und die extrem feinverteilten emulgierten Ölbestand teile nicht mehr in Form von Ölaugen sichtbar sind.The amount of emulsifying substance that the earth Adding rich depends on the extent of each because of contamination, but is ver equally low. Typically these are Substances in a weight ratio of about 5: 100 added. The duration of the first mix is in the range of 10 to 20 minutes, with after during this time there is a very homogeneous mixture and the extremely finely divided emulsified oil inventory parts are no longer visible in the form of oil eyes.
Das Auswaschen des pastösen Gemisches kann in Wäschern unterschiedlichster Bauart durchgeführt werden. Beispielsweise könnte ein mit Wasser be rieseltes Rüttelsieb, eine Zentrifuge u.dgl. ver wendet werden, und es wäre auch möglich, den Wasch vorgang durch Einblasen von Luft und die dadurch be dingte Verwirbelung zu begünstigen.Washing out the pasty mixture can occur in Washers of various designs carried out will. For example, a be with water trickling vibrating screen, a centrifuge and the like. ver be applied, and it would also be possible to do the washing process by blowing in air and the resulting be to encourage tangling.
Vorzugsweise wird jedoch eine insbesondere trans portabel ausgebildete Waschtrommel verwendet, deren Innenwand mit schneckenförmigen Mischorganen ver sehen ist, so daß bei rotierendem Behälter das an einem Ende zugeführte pastöse Material unter stän diger Durchmischung mit sich in dem Behälter be findendem Waschwasser zu dem gegenüberliegenden Aus laßende transportiert wird.Preferably, however, a particular trans portable washing drum used, whose Ver interior wall with helical mixing elements is seen so that when the container is rotating one end fed pasty material under stand mixing with itself in the container finding wash water to the opposite Aus let is transported.
Der Waschvorgang wird bevorzugt im Gegenstromprin zip durchgeführt, wobei für das Waschwasser ein ge schlossenes System vorgesehen ist, bei dem nur ver brauchtes Wasser ersetzt werden muß.The washing process is preferred in countercurrent zip performed, with a ge for the wash water closed system is provided, in which only ver used water must be replaced.
Das geschlossene System wird dadurch erhalten, daß die Waschstation in einem geschlossenen Kreislauf mit Absetz- und Belebungsbecken verbunden wird, wobei die aus der Waschstation abgezogene, mit Schadstoffen belastete Flüssigphase über das Ab setzbecken geführt und zumindest zu einem wesent lichen Teil in weitgehend gereinigter Form wieder in die Waschstation zurückgeleitet wird.The closed system is obtained in that the washing station in a closed circuit is connected to sedimentation and aeration tanks, the one withdrawn from the washing station with Liquid phase contaminated with pollutants via the Ab guided basin and at least to an essential largely cleaned up again is returned to the washing station.
Bevorzugt werden zwei abwechselnd benutzte Absetz becken verwendet, die bei Beginn eines Betriebs zyklus weitgehend mit Wasser gefüllt sind. In den Absetzbecken schwimmen die zugeführten emulgierten Schadstoffe in den Oberflächenbereich auf, so daß vom tiefer gelegenen Beckenbereich Wasser in die Waschstation rückgeführt werden kann, während vom oberen Bereich die Schadstoffphase in ein Belebungs becken weitergeleitet wird. Die vorzugsweise als Tanks ausgebildeten Becken können ggf. auch erwärmt werden, um die Lebensbedingungen natürlicher bzw. zugegebener schadstoffadaptierter Bakterien zu ver bessern.Two alternating wedges are preferred basin used at the start of an operation cycle are largely filled with water. In the Sedimentation tanks swim the emulsified feed Pollutants in the surface area so that from the lower pool area water into the Washing station can be returned while from upper area the pollutant phase in a revitalization basin is forwarded. The preferably as Tanks trained basins can also be heated if necessary to make living conditions more natural or added pollutant-adapted bacteria to ver improve.
Mit einem System der beschriebenen Art, gelingt es, einen nahezu vollständigen biologischen Abbau und damit eine äußerst umweltfreundliche Entsorgung der Schadstoffe in wenigen Tagen zu erreichen.With a system of the type described, it is possible almost complete biodegradation and thus an extremely environmentally friendly disposal of the Reach pollutants in a few days.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Die einzige Figur der Zeich nung zeigt dabei in schematischer Weise eine nach der Erfindung ausgebildete Bodenaufbereitungsan lage.An embodiment of the invention is in the Drawing shown. The only figure in the drawing voltage shows in a schematic way after of the invention trained soil conditioning location.
Die Zeichnung zeigt einen insbesondere transporta bel ausgeführten Trommelwäscher 1, dem an einem Ende kontaminiertes, bereits aufbereitetes Erdreich 3 über eine Aufgaberutsche 2 zugeführt wird.The drawing shows a drum washer 1 , in particular designed to be transportable, to which contaminated, already treated soil 3 is fed at one end via a feed chute 2 .
Die vorausgehende Aufbereitung des zu reinigenden Erdreichs erfolgt unter Zugabe von Wasser und emul gierender Substanz, insbesondere unter Zugabe des ein Beispiel für derartige Substanzen darstellen den, bereits genannten Produkts PAGO. Die Durch mischung erzeugt ein pastöses Gemisch. Der Misch vorgang kann in einem mobilen Freifallmischer nach Art eines angepaßten Zementmischfahrzeugs durchge führt werden, wobei der jeweilige Transportweg gleichzeitig zur Durchführung des Mischvorgangs ge nutzt wird.The previous preparation of the to be cleaned Soil is done with the addition of water and emul Yielding substance, especially with the addition of represent an example of such substances the already mentioned product PAGO. The through mixture creates a pasty mixture. The mix process can be done in a mobile free fall mixer Type of a customized cement mixer leads, the respective transport route at the same time to carry out the mixing process is used.
Der Trommelmischer 1 ist mit schneckenförmigen Ein bauten 4 versehen, die gewährleisten, daß das verun reinigte und aufbereitete Erdreich 3 kontinuierlich durch die Trommel bewegt und dabei intensiv ausge waschen wird. Die schadstoffhaltige Flüssigphase sammelt sich in der Trommel 1 auf der Oberfläche des Waschwassers, das im Gegenstrom zu dem Erd reich durch die Trommel geführt und dazu gegenüber liegend der Zuführrutsche 2 mittels wenigstens einer Leitung 6 in die Trommel 1 eingeleitet wird. Die schadstoffhaltige Flüssigphase wird gegenüber liegend der Waschwasserzuführung aus der Trommel 1 über eine Leitung 7 abgezogen.The drum mixer 1 is provided with a helical construction 4 , which ensure that the contaminated and treated soil 3 is continuously moved through the drum and is washed out intensively. The pollutant-containing liquid phase collects in the drum 1 on the surface of the washing water, which in countercurrent to the earth is passed through the drum and opposite the feed chute 2 is introduced into the drum 1 by means of at least one line 6 . The liquid phase containing pollutants is drawn off from the drum 1 via a line 7 opposite the wash water supply.
Das gereinigte Erdreich gelangt über eine Auslaß rutsche 5 aus der Trommel 1 und kann von dort zur Rückfüllung abtransportiert werden.The cleaned soil passes through an outlet slide 5 from the drum 1 and can be transported from there for refilling.
Die schadstoffbelastete Flüssigphase gelangt über die Leitung 7 zu wechselweise zugeschalteten Absetz becken 8, 9. Über bodenseitig angeschlossene Lei tungen, die wenig belastetes Wasser aus dem je weiligen Absetzbecken führen, sind diese Absetz becken mit der Waschwasser-Zuführleitung 11 verbun den, d.h. das Waschwasser wird im Kreislauf geführt und lediglich ein geringer Anteil des verbrauchten Wassers - durch einen entsprechenden Pfeil ange deutet - muß ersetzt werden. The contaminated liquid phase passes through line 7 to alternately connected settling tanks 8 , 9 . Lines connected to the bottom, which carry little polluted water from the respective sedimentation basin, these sedimentation basins are connected to the wash water supply line 11 , ie the wash water is circulated and only a small proportion of the water used - by a corresponding arrow indicated - must be replaced.
Den Absetzbecken 8, 9 nachgeschaltet ist ein Bele bungsbecken 10, dem die in den Absetzbecken abge trennten konzentrierten Schadstoffe zugeführt wer den, welche wiederum mengenmäßig nur einen geringen Anteil der insgesamt im Kreislauf geführten Flüssig phase darstellen.The sedimentation basin 8 , 9 is connected to a Bele treatment basin 10 , to which the concentrated pollutants separated in the sedimentation basin are supplied, which in turn represent only a small proportion of the total liquid phase that is circulated.
Sowohl durch im Boden vorhandene natürliche Bakterien als auch insbesondere durch schadstoff adaptierte Spezialkulturen, wie z.B. im Handel er hältliche Hochleistungs-Trockenbakterien, wird in dem Belebungsbecken 10 ein schneller biologischer Abbau der Schadstoffe von derart hoher Qualität erreicht, daß dieses Belebungsbecken unmittelbar mit einem Vorfluter verbunden werden kann. Die be sondere Wirksamkeit der Bakterien ist dabei eine Folge der geschilderten speziellen Schadstoffvorbe handlung, insbesondere der Wirkung der eingesetzten emulgierenden Substanz.Both in the soil by natural bacteria and in particular by pollutant-adapted special cultures, such as commercially available high-performance dry bacteria, a rapid biodegradation of pollutants of such high quality is achieved in the aeration tank 10 that this aeration tank is directly connected to a receiving water can be. The special effectiveness of the bacteria is a result of the special pollutant treatment described, in particular the effect of the emulsifying substance used.
Für den praktischen Einsatz der erfindungsgemäßen Anlage ist auch von Bedeutung, daß sämtliche Be standteile, nämlich Waschstation, Absetzbecken und Belebungsbecken transportabel ausgeführt und somit problemfrei an den jeweiligen Einsatzort gebracht werden können, wobei angefallenes Schmutzwasser je weils mittransportiert werden kann und damit beim jeweils nächsten Einsatzfall bereits geimpftes, d.h. aktive Bakterienkulturen enthaltendes Wasser zur Verfügung steht.For the practical use of the invention Plant is also important that all Be components, namely washing station, settling tank and Aeration tanks designed to be portable and therefore brought to the respective site without any problems can be, with waste water acc because it can be transported and thus with the next vaccination, already vaccinated, i.e. water containing active bacterial cultures is available.
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