JPH11347592A - 難分解性有機物含有排水の処理方法 - Google Patents

難分解性有機物含有排水の処理方法

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JPH11347592A
JPH11347592A JP10175321A JP17532198A JPH11347592A JP H11347592 A JPH11347592 A JP H11347592A JP 10175321 A JP10175321 A JP 10175321A JP 17532198 A JP17532198 A JP 17532198A JP H11347592 A JPH11347592 A JP H11347592A
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separation
reforming
treating
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JP10175321A
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Souta Nakagawa
創太 中川
Koji Mishima
浩二 三島
Katsuyuki Kataoka
克之 片岡
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Ebara Corp
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  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
  • Physical Water Treatments (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高額な処理コスト、大量のスラッジ、広い敷
地面積及び複雑な運転管理を伴わずに、高度な処理を可
能とした難分解性有機物含有排水の処理方法を提供す
る。 【解決手段】 難分解性有機物含有排水1を、凝集剤9
により処理する凝集工程2、活性酸素6、7により処理
する改質工程3、及び凝集剤9により処理して固液分離
を行う凝集分離工程4に順次導入して処理するか、又は
難分解性有機物含有排水を、凝集剤により処理する凝集
工程に導入後、該凝集工程流出水の少なくとも一部を活
性酸素により処理する改質工程に導入して処理し、前記
凝集工程に循環させると共に、前記凝集工程流出水の残
部を固液分離を行う分離工程に導入して処理する難分解
性有機物含有排水の処理方法としたものであり、前記活
性酸素は、オゾン、過酸化水素、紫外線、触媒のうちの
2つ以上の組み合わせにより生成させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、排水の処理方法に
係り、特に、難分解性有機物含有排水を処理する方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の難分解性有機物含有排水の処理方
法として、凝集沈殿処理、フェントン処理、オゾン処
理、及びヒドロキシラジカル等の活性酸素を発生させ、
有機物を酸化分解する方法が知られている。また、ヒド
ロキシラジカル等の活性酸素により溶存有機物の凝集分
離性を改善させる改質工程を設け、その後凝集分離する
処理法及び、改質工程の前段に凝集分離工程を設けた処
理方法が知られている。しかしながら、凝集沈殿法は、
単位スラッジ量あたりの除去可能な有機物量が少ないと
いう特性を持っており、多量の有機物を処理するために
発生するスラッジ量は、膨大なものとなるという欠点が
ある。フェントン法は、フェントン反応に必要な過酸化
水素、第一鉄塩に関わるコストが高額であり、かつ、フ
ェントン反応に用いた鉄イオンを回収するために、凝集
沈殿法と同様に多量のスラッジが発生する。また、フェ
ントン法で生じた活性酸素が、一部第一鉄イオンの酸化
に使用されてしまうため、活性酸素の反応効率が悪いと
いう欠点を持っている。
【0003】光化学的反応あるいは化学反応によって、
ヒドロキシラジカルのような活性酸素を発生させる方法
に於いては、酸化剤、或いは紫外線を照射するためのコ
ストが高額であり、実用化が困難という欠点がある。ま
た、以上のような処理法の欠点を解決する方法として、
排水中の難分解性有機物をヒドロキシラジカル等の活性
酸素により酸化分解しつつ、難分解性有機物の凝集分離
性を改善させるために改質工程に導入し、その後凝集分
離する処理法、及び改質工程の前段に凝集分離工程を設
けた処理方法がある。しかし、この方法においても、改
質工程の効果を最大限発揮させるためには、改質工程の
前段に凝集分離工程を設ける必要があり、固液分離を合
計2回行う必要があった。固液分離は、沈殿分離の場合
には敷地面積が大きく、また膜分離及びろ過分離では複
雑な設備を伴うため、固液分離を2回行うことは、設備
及び運転管理上好ましくない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術に鑑み、高額な処理コスト、大量のスラッジ、広い敷
地面積及び複雑な運転管理を伴うことなく、高度な処理
を可能とした難分解性有機物含有排水の処理方法を提供
することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、難分解性有機物含有排水を、凝集剤に
より処理する凝集工程、活性酸素により処理する改質工
程、及び凝集剤により処理し固液分離を行う凝集分離工
程に順次導入して処理することを特徴とする難分解性有
機物含有排水の処理方法としたものである。また、本発
明では、難分解性有機物含有排水を、凝集剤により処理
する凝集工程に導入後、該凝集工程流出水の少なくとも
一部を活性酸素により処理する改質工程に導入して処理
し、前記凝集工程に循環させると共に、前記凝集工程流
出水の残部を固液分離を行う分離工程に導入して処理す
ることを特徴とする難分解性有機物含有排水の処理方法
としたものである。前記処理方法において、活性酸素
は、オゾン、過酸化水素、紫外線のうちのいずれか2つ
以上の組合せにより生成させることができる。
【0006】
【発明の実施の形態】上記のように、本発明では、凝集
工程、改質工程、分離工程の各工程を組合せた発明であ
り、これらの工程はそれぞれ次のような作用を有する。
凝集工程では、原水に凝集剤が添加され、原水中の有機
物のうち、凝集剤と反応しやすい易凝集分離性の有機物
が凝集剤と反応し、凝集フロックが生成する。次に、改
質工程では、前段の凝集工程で生成した凝集フロック
が、懸濁したままの状態で、オゾンガス、紫外線、過酸
化水素のうちいずれか2つ以上の組合せの反応によって
生じた、ヒドロキシラジカル等の活性酸素により、凝集
工程で凝集剤と未反応の難凝集分離性の有機物の改質が
行われる。ここでいう改質とは、主に難凝集性の有機物
に活性酸素が作用することによる親水性の部分的増加で
ある。これにより、難凝集性の有機物のイオン性が増加
し、凝集剤との反応性が増加する。主に以上の作用よ
り、改質工程では、難凝集分離性の有機物が易凝集分離
性の有機物に改質される。
【0007】最後に、凝集分離工程では、凝集剤が添加
され、改質工程で改質された易凝集分離性の有機物が、
凝集剤と反応し凝集フロックが生成する。また、凝集工
程で生成した凝集フロックと凝集分離工程で生成した凝
集フロックが固液分離される。以上のような作用は、難
分解性有機物含有排水を凝集剤により処理する凝集工程
に導入し、ついで凝集工程流出水の少なくとも一部を、
ヒドロキシラジカル等の活性酸素により処理する改質工
程に循環させ、凝集工程流出水の残部を、固液分離を行
う分離工程に導入する方法によっても達成することがで
きる。本発明に使用される活性酸素とは、主に酸化力を
有し、有機物中の不飽和結合以外の部分と反応可能なラ
ジカルを意味し、上記のように、有機物、特に難分解性
有機物を易凝集分離性の有機物に改質できる能力を有し
ていれば、特に制限はない。それらの活性酸素は、オゾ
ン、過酸化水素、紫外線のうちの2つ以上の組合せによ
って、生成される。本発明に於いて、好ましい活性酸素
の生成は、オゾンと過酸化水素、オゾンと紫外線、過酸
化水素と紫外線、オゾンと過酸化水素と紫外線等の組合
せにより、それにより効率的に活性酸素を発生させるこ
とができる。
【0008】凝集工程或いは凝集分離工程で使用する凝
集剤は、無機系のものとしては、例えば、硫酸アルミニ
ウム、硫酸第二鉄、硫酸第一鉄、アルミン酸ナトリウ
ム、塩化第二鉄、塩化第一鉄、PAC等の無機塩、硫
酸、塩酸、二酸化炭素、二酸化硫黄等の酸、炭酸ナトリ
ウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム等のアルカ
リ、電解水酸化アルミニウム、電解水酸化鉄等の金属電
解産物、活性ケイ酸等であり、有機系のものとしては、
例えば、ラウリン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウ
ム、オレイン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン
酸ナトリウム、ロジン酸ナトリウム等の陰イオン性界面
活性剤、ドデシルアミンアセテート、オクタデシルアミ
ンアセテート、ロジンアミンアセテート、オクタデシル
トリメチルアンモニウムクロリド、オクタデシルジメチ
ルベンジルアンモニウムクロリド等の陽イオン性界面活
性剤、アルギン酸ナトリウム、水溶性アニリン樹脂塩酸
塩、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロリ
ド、でんぷん、水溶性尿素樹脂、ゼラチン、ポリアクリ
ル酸ナトリウム、マレイン酸共重合物塩、ポリアクリル
アミド部分加水分解物塩、ポリエチレンイミン硫酸塩、
ビニルピリジン共重合物塩、ポリアクリルアミド、ポリ
オキシエチレン等の高分子物質をあげることができ、こ
れらを単独あるいは併用して使用することができる。凝
集工程と凝集分離工程とで同じ凝集剤を用いても、互い
に異なる凝集剤を用いても良い。
【0009】また、凝集分離工程又は分離工程で採用可
能な固液分離手段としては、通常は沈殿池を使用する
が、ろ過、膜、遠心分離等による方法も有効である。前
記改質工程で、活性酸素の生成に用いる紫外線には、波
長が170〜380nmの紫外線を使用することができ
る。紫外線を供給する光源としては、低圧水銀ランプ、
中圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、エキシマレーザー等
比較的低波長の紫外線を照射可能なもの、或いは自然光
等を挙げることができるが、これに限るものではない。
紫外線ランプの破損防止のために保護管を使用する場
合、材質は170〜380nmの紫外線透過率が高い石
英、又は合成石英が望ましい。紫外線の設置方法として
は、水又はオゾンガスの流れに対して、紫外線ランプの
流れ方法を垂直又は水平として並べる方法があるが、水
及びオゾンガスと紫外線との接触効率を考慮した場合、
水及びオゾンガスの流れに対して垂直方向に並べる方法
が、接触効率のむらが少なくなり好適である。
【0010】改質工程の反応槽内の攪拌方法としては、
オゾン気泡、或いは攪拌翼による攪拌の他、反応槽の上
下端又は左右端又は前後端を配管で結び、ポンプで循環
させる方法も可能である。特に、反応槽に紫外線ランプ
を複雑設置し、ランプ同士の間隔が広くなる場合には、
処理の安定のために強い攪拌を行うことが有効である。
改質工程それぞれの反応槽が、複数の反応槽より構成さ
れていても良い。この場合は、複数の反応槽を直列に連
結する構成が、水の流れがプラグフローとなり、処理が
より確実に行われる。また、改質工程のそれぞれの反応
槽が異なる活性種発生方法であっても良い。特に、前段
の反応槽がオゾン又はオゾンと過酸化水素を組合せた活
性種発生方法であり、後段が紫外線とオゾン、又は紫外
線とオゾンと過酸化水素を組合せた活性種発生方法であ
る場合では、前段の反応槽において、オゾン又は活性種
の作用により被処理水の紫外線透過率を向上させること
ができ、後段の反応槽における紫外線の照射効率を向上
させることができる。
【0011】オゾンガスの注入方法としては、ディフュ
ーザー方式,イジェクター方式,Uチューブ方式,オゾ
ンガスを0.5〜10kg/cm2 の加圧状態で溶解さ
せる方式、水中攪拌式散気装置を用いる方法等を挙げる
ことができるが、これらに限るものではない。また、反
応槽内に注入した酸素含有気体に対して、電気的なエネ
ルギーを加えてオゾンガスを発生させる方法も可能であ
る。過酸化水素の注入方法としては、酸化処理工程流入
水の流入配管に注入する方法、酸化処理工程の反応槽に
直接注入する方法、オゾンガスを注入するイジェクター
の水の流入配管或いはイジェクターの内部に注入する方
法、水中攪拌式散気装置の内部に注入する方法等を挙げ
ることができる。また、これらの場合は複数の箇所から
過酸化水素を注入することも可能である。本発明による
処理水に、更に、生物処理、活性炭処理等を行うこと
で、処理水質を一層向上させることも可能である。ま
た、本発明による処理水を改質工程に循環させることに
よって、処理水質を一層向上させることも可能である。
また、改質工程後に脱酸化剤工程を設けることで、後段
の処理を安定化させることも可能である。
【0012】本発明に於いて、改質工程における活性酸
素の種類、量などは、処理対象原水の性状、例えばTO
C(全有機性炭素)濃度等によって、種々選定すること
ができる。例として、原水のTOCが200mg/l程
度で、活性酸素として過酸化水素とオゾンを用いる場合
を、以下に記載する。改質工程における過酸化水素注入
量は、通常10〜5000mg/l、好ましくは10〜
1000mg/lであり、オゾン注入量は通常50〜1
0000mg/l、好ましくは200〜3000mg/
lの範囲から選定される。また、原水の改質工程におけ
る反応時間は、気泡塔を用いた場合には、通常5〜60
min、好ましくは10〜20minである。別に、紫
外線を使用する場合、低圧水銀ランプの出力は、通常6
〜200W、好ましくは10〜200Wである。凝集工
程、凝集分離工程における凝集剤にPACを用いた場
合、その注入量は通常10〜5000mg・Al/l、
好ましくは100〜1000mg・Al/lであり、p
Hは通常5〜7である。
【0013】前記した本発明の難分解性有機物含有排水
の処理方法を用いることにより、排水中の有機物が低コ
スト、低発生スラッジでかつ高度に処理される。即ち、
第一に、凝集工程では、凝集剤が添加されることによ
り、原水中の有機物のうち、易凝集分離性のものが、選
択的に凝集フロックを生成する。第二に、改質工程で
は、ヒドロキシラジカルなどの活性酸素によって、凝集
工程では、凝集フロックとはならなかった難凝集分離性
の物質が、易凝集分離性の物質に改質される。第三に、
凝集分離工程では、凝集剤が添加されることにより、改
質工程で改質され易凝集分離性となった物質が凝集剤と
反応し、凝集フロックを生成する。また、凝集工程で生
成した凝集フロック及び凝集分離工程で生成した凝集フ
ロックが水から分離、除去される。
【0014】以上、第一〜第三の工程を行うことによ
り、凝集工程、凝集分離工程における処理対象を易凝集
分離性の物質のみにできるため、除去有機物量あたりに
必要な凝集剤量が減少し、発生スラッジ量が低下すると
共に、凝集剤に関わるコストが低下する。また、凝集フ
ロックの分離設備が一つで済むため、施設の運転も簡易
である。以上のような効果は、凝集工程流出水の少なく
とも一部を改質工程に循環させ、凝集工程流出水の残部
を分離工程に導入した場合においても、改質工程で改質
された結果生成した易凝集分離性の有機物を、凝集工程
で凝集処理することができ、同様の効果を得ることがで
きる。また、改質工程で、難凝集分離性の有機物を易凝
集分離性の有機物に改質するのに要する酸化剤量、紫外
線照射量は、原水中の有機物を必要とされる処理水質ま
で完全分解するものと比べて、きわめて少量であり、改
質工程での処理コストは高額とはならない。
【0015】更に、改質に伴い、一部の有機物が水と炭
酸ガスにまで酸化分解されるが、この様な補助的な効果
によっても、排水中の有機物濃度が低下し、必要な凝集
剤量が低減化される。以上のような、凝集フロック存在
下における、溶存有機物の凝集分離性の改善について
は、過去報告が無く、本発明に関わる鋭意研究によっ
て、単純には確かめられない効果を初めて確認した。以
上要するに、本発明による難分解性有機物含有排水の処
理方法によれば、低コスト、低スラッジ発生量で高度な
処理が可能で、かつ運転も容易なのである。
【0016】次に、本発明を図面を用いて詳細に説明す
る。図1は、本発明の具体的構成の一例を示す説明図で
ある。図1においては、原水中の有機物を凝集剤により
処理する凝集工程2と、凝集フロック存在下で凝集工程
2で残存した溶存有機物を活性酸素により処理すること
により、易凝集分離性の有機物に改質する改質工程3
と、改質工程3により得られた易凝集分離性有機物を凝
集処理し、凝集フロックを分離処理する凝集分離工程4
からなるものである。凝集工程2は、原水1と凝集剤9
が混合される混合槽8、及び凝集フロックが生成する凝
集槽10からなる。改質工程3は、凝集工程流出水が流
入する改質処理槽5を有し、活性酸素を生成するための
過酸化水素6及びオゾン7が各々槽の入口及び槽内に供
給される。改質工程3で処理され、易凝集分離性有機物
を含む水は、凝集分離工程の混合槽8に流入し、添加さ
れた凝集剤9と混合され、次いで、槽の下流に設けた凝
集槽10にて凝集フロックが生成、固液分離槽13にて
固液分離され、処理水11が得られる。
【0017】図2は、本発明の具体的構成の別の1例を
示す説明図である。図2においては、凝集分離工程4に
おける凝集フロックと水の分離を膜17により行い、改
質工程3に於いて、更に紫外線ランプ14を併用する構
成である。その他は図1に示す構成と同じである。図3
は、本発明の具体的構成の別の1例を示す説明図であ
る。図3においては、凝集工程2が凝集混和槽16によ
る構成のものである。改質工程3ではオゾン7、過酸化
水素6、紫外線14を併用している。その他は図1に示
す構成と同じである。図4は、本発明の具体的構成の別
の1例を示す説明図である。図4は、凝集工程2流出水
の少なくとも一部を改質工程3に循環させ、凝集工程2
流出水の残部を分離工程15に導入する構成のものであ
る。改質工程3ではオゾン7と過酸化水素6を併用して
いる。
【0018】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例1 TOCが300mg/lであるゴミ埋立て地浸出水の生
物処理水を原水とし、原水流量を0.1リットル/mi
nとして、下記条件で図1に示すフローに従って処理し
た。 凝集工程 ・使用凝集剤:PAC ・凝集剤注入量:500mg・Al/l ・pH:6.0 改質工程 ・使用酸化剤:過酸化水素、オゾン ・過酸化水素注入量:300mg/l ・オゾン注入量:1000mg/l ・オゾン注入方法:ディフューザー ・滞留時間:30min
【0019】凝集分離工程 ・使用凝集剤:PAC ・凝集剤注入量:100〜400mg・Al/l ・pH:6.0 以上のような条件で処理した結果を、改質工程を行わな
い比較例1と共に表1に示す。また、凝集分離工程にお
けるPAC注入量とD−TOC除去量の関係を図5に示
す。図5で実施例1を−○−、比較例1を−×−で示
す。これより、本実施例の凝集分離工程におけるD−T
OC除去量は、改質工程で改質を行わなかった場合に比
較して高く、本発明においては、凝集工程で生成した凝
集フロックが存在する条件においても、溶存有機物の凝
集分離性が改善されることが認められた。
【0020】
【表1】
【0021】実施例2 TOCが300mg/lであるゴミ埋立て地浸出水の生
物処理水を原水とし、原水流量0.1リットル/min
として、下記条件で図3に示すフローに従って処理し
た。 凝集工程 ・使用凝集剤:PAC ・凝集剤注入量:500mg・Al/l ・pH:6.0 改質工程 ・酸化剤:過酸化水素、オゾン ・紫外線:25W低圧水銀ランプ ・過酸化水素注入量:50mg/l ・オゾン注入量:500mg/l ・オゾン注入方法:ディフューザー ・滞留時間:30min
【0022】凝集分離工程 ・使用凝集剤:PAC ・凝集剤注入量:100〜400mg・Al/l ・pH:6.0 ・膜の孔径:0.1μm 処理結果を、改質工程を行わない比較例2と共に表2に
示す。これにより、実施例1と同様の結果が認められ
た。
【0023】
【表2】
【0024】実施例3 TOCが300mg/lであるゴミ埋立て地浸出水の生
物処理水を原水とし、原水流量を0.05リットル/m
inとして、下記条件で図4に示すフローに従って処理
した。 凝集工程 ・使用凝集剤:PAC ・凝集剤注入量:1000mg・Al/l ・pH:6.0 改質工程 ・酸化剤:過酸化水素、オゾン ・過酸化水素注入量:50mg/l ・オゾン注入量:500mg/l ・オゾン注入方法:ディフューザー ・滞留時間:30min ・凝集工程流出水の改質工程への循環率:100%(原
水流量に対して)
【0025】以上のような条件で処理した結果を、図6
に示す。また、改質工程でオゾン及び過酸化水素の注入
を行わなかった比較例3の結果を、図7に示す。これら
より、凝集工程におけるD−TOC除去量は、本実施例
で70mg/l、比較例3で50mg/lであり、本実
施例の方が多かった。これより、本実施例においても、
溶存有機物の凝集分離性が改善されることが認められ
た。以上のように、凝集工程流出水の少なくとも一部を
改質工程に循環させ、凝集工程流出水の残部を分離工程
に導入する場合に於いても、本発明による効果に変わり
はない。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、凝集工程、凝集分離工
程における処理対象を易凝集分離性の物質のみでできる
ため、除去有機物量あたりに必要な凝集剤量が減少し、
発生スラッジ量が低下すると共に、凝集剤に関わるコス
トが低下する。また、凝集フロックの分離設備が一つで
済むため、施設の運転も簡易である。また、改質工程
で、難凝集分離性の有機物を易凝集分離性の有機物に改
質するのに要する酸化剤量、紫外線照射量は、原水中の
有機物を必要とされる処理水質まで完全分解するものと
比べて、きわめて少量であり、改質工程での処理コスト
は高額とはならない。更に、改質に伴い、一部の有機物
が水と炭酸ガスにまで酸化分解されるが、この様な補助
的な効果によっても、排水中の有機物濃度が低下し、必
要な凝集剤量が低減化される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による難分解性有機物含有排水の処理方
法を示すフロー説明図。
【図2】本発明による別の実施形態を示すフロー説明
図。
【図3】本発明による別の実施形態を示すフロー説明
図。
【図4】本発明による別の実施形態を示すフロー説明
図。
【図5】実施例1における凝集分離工程のPAC注入量
とD−TOC除去量の関係を示すグラフ。
【図6】実施例3の処理結果を示す図。
【図7】比較例3の処理結果を示す図。
【符号の説明】
1:原水、2:凝集工程、3:改質工程、4:凝集分離
工程、5:改質処理槽、6:過酸化水素、7:オゾン、
8:混合槽、9:凝集剤、10:凝集槽、11:処理
水、12:スラッジ、13:固液分離槽、14:紫外線
ランプ、15:分離工程、16:凝集混和槽、17:膜
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C02F 1/32 C02F 1/32 1/52 1/52 K 1/72 1/72 Z 101 101 1/78 ZAB 1/78 ZAB

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 難分解性有機物含有排水を、凝集剤によ
    り処理する凝集工程、活性酸素により処理する改質工
    程、及び凝集剤により処理し固液分離を行う凝集分離工
    程に順次導入して処理することを特徴とする難分解性有
    機物含有排水の処理方法。
  2. 【請求項2】 難分解性有機物含有排水を、凝集剤によ
    り処理する凝集工程に導入後、該凝集工程流出水の少な
    くとも一部を活性酸素により処理する改質工程に導入し
    て処理し、前記凝集工程に循環させると共に、前記凝集
    工程流出水の残部を固液分離を行う分離工程に導入して
    処理することを特徴とする難分解性有機物含有排水の処
    理方法。
  3. 【請求項3】 前記活性酸素は、オゾン、過酸化水素、
    紫外線のうちのいずれか2つ以上の組合せにより生成さ
    せることを特徴とする請求項1又は2記載の難分解性有
    機物含有排水の処理方法。
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