摘要：垃(la)(la)圾(ji)焚(fen)燒因其無害化較徹底、減容(rong)量大、處理(li)時間短等優點成為(wei)城市(shi)生活垃(la)(la)圾(ji)主要處理(li)方法之一(yi)。垃(la)(la)圾(ji)焚(fen)燒過程中產生的(de)煙(yan)氣(qi)含有(you)大量的(de)酸性氣(qi)體(ti)、有(you)機類污染物(wu)、顆粒物(wu)及重(zhong)金屬等物(wu)質，對環境(jing)產生極(ji)大危害。通(tong)過對焚(fen)燒過程中各(ge)種污染物(wu)產生及排放過程的(de)介(jie)紹(shao)，提(ti)出了(le)控制垃(la)(la)圾(ji)焚(fen)燒產生的(de)二次污染應采(cai)取的(de)措(cuo)施(shi)。

關鍵詞：垃圾焚(fen)燒  煙氣(qi)污染  治理(li)措(cuo)施

城市生活垃圾(ji)常(chang)規(gui)處理(li)方法有填埋、焚燒和(he)堆肥等。垃圾(ji)焚燒因其無害化(hua)較徹底、減(jian)容量大(da)、處理(li)時間短(duan)、可以(yi)回(hui)收熱能、占地面(mian)積較小等優點而倍受關(guan)注。我國(guo)自“十(shi)一五”以(yi)來已(yi)新建(jian)生活垃圾(ji)焚燒發電廠50多座，珠海(hai)、上海(hai)、北(bei)京(jing)、廣州等地均積極籌建(jian)大(da)型垃圾(ji)焚燒廠。

焚燒(shao)(shao)處理技術的核心是燃燒(shao)(shao)的合(he)理組織和(he)二(er)次(ci)污(wu)(wu)染(ran)的防治。垃圾焚燒(shao)(shao)對(dui)環境(jing)的二(er)次(ci)污(wu)(wu)染(ran)物(wu)主(zhu)要源于焚燒(shao)(shao)過(guo)(guo)程中產(chan)生(sheng)的煙氣(qi)(qi)。焚燒(shao)(shao)煙氣(qi)(qi)中含有大量(liang)酸性氣(qi)(qi)體(HCl、SO2、HF、HBr、NOx等(deng))、有機類污(wu)(wu)染(ran)物(wu)(PCDDs、PCDFs等(deng))、顆粒物(wu)及重金屬等(deng)。本(ben)文(wen)通過(guo)(guo)對(dui)焚燒(shao)(shao)過(guo)(guo)程中各種污(wu)(wu)染(ran)物(wu)產(chan)生(sheng)及排放過(guo)(guo)程的介紹，提出了控(kong)制垃圾焚燒(shao)(shao)產(chan)生(sheng)的二(er)次(ci)污(wu)(wu)染(ran)應采取(qu)的措(cuo)施。

1  垃(la)圾(ji)焚燒煙氣污染物(wu)的形(xing)成(cheng)及(ji)危害

1.1  酸性氣體(ti)

焚(fen)燒煙(yan)氣(qi)中(zhong)的酸性氣(qi)體(ti)主要(yao)(yao)由SOX、NOX、HCl、HF組(zu)成，均來(lai)源于相應(ying)垃圾組(zu)分的燃(ran)燒。SOX主要(yao)(yao)由SO2構成，產(chan)生(sheng)于含硫化(hua)合物(wu)焚(fen)燒氧化(hua)所致。NOX包括NO、NO2、N2O3等，主要(yao)(yao)由垃圾中(zhong)含氮(dan)化(hua)合物(wu)分解轉(zhuan)換或由空(kong)氣(qi)中(zhong)的氮(dan)在燃(ran)燒過程中(zhong)高溫氧化(hua)生(sheng)成。HCl來(lai)源于氯化(hua)物(wu)，如PVC、像(xiang)膠(jiao)、皮革(ge)，廚余中(zhong)的NaCl以及KCl等。焚(fen)燒煙(yan)氣(qi)中(zhong)HCl氣(qi)體(ti)的濃度相對較高，往往在400～1200 ppm。 SOX與NOx的濃度相對較低[1]。所以HCl是垃圾焚(fen)燒煙(yan)氣(qi)中(zhong)主要(yao)(yao)的污染氣(qi)體(ti)。

HCl氣(qi)(qi)體對(dui)人體有(you)較強的(de)傷害性(xing)。據全(quan)球污(wu)染排(pai)放評估組織(GEIA )測算，全(quan)世(shi)界每(mei)(mei)年由生(sheng)活垃(la)圾焚燒向(xiang)(xiang)環境(jing)排(pai)放的(de)HCl氣(qi)(qi)體達218 kg之多，相當于每(mei)(mei)人每(mei)(mei)年僅通過垃(la)圾焚燒向(xiang)(xiang)大氣(qi)(qi)排(pai)放了(le)(le)0.42 kg HCl [2]。HCl氣(qi)(qi)體會(hui)對(dui)余熱(re)鍋(guo)爐(lu)(lu)受熱(re)面和監測儀表產生(sheng)高低(di)溫腐蝕(shi)，影響余熱(re)鍋(guo)爐(lu)(lu)安全(quan)并限制了(le)(le)過熱(re)蒸汽參數(shu)的(de)提高；HCl氣(qi)(qi)體的(de)存在升高了(le)(le)煙氣(qi)(qi)露點(dian)，導致排(pai)煙溫度升高，降(jiang)低(di)鍋(guo)爐(lu)(lu)熱(re)效率 [3]；氯(lv)源在一定條件(jian)下(xia)與重金(jin)(jin)屬反應生(sheng)成(cheng)(cheng)低(di)沸點(dian)的(de)金(jin)(jin)屬氯(lv)化物，從而加劇了(le)(le)重金(jin)(jin)屬的(de)揮發，導致重金(jin)(jin)屬在飛灰(hui)上的(de)富集，增加飛灰(hui)毒性(xing) [4]；HCl氣(qi)(qi)體能(neng)(neng)促進氯(lv)酚、氯(lv)苯、氯(lv)苯并呋喃等“三(san)致”有(you)機物的(de)生(sheng)成(cheng)(cheng)，而且PVC裂解后生(sheng)成(cheng)(cheng)的(de)HCl被認為(wei)能(neng)(neng)促進多環芳烴(PAHs)的(de)生(sheng)成(cheng)(cheng)[5]。因此，有(you)效去除HCl氣(qi)(qi)體直接(jie)關系(xi)(xi)到焚燒系(xi)(xi)統的(de)安全(quan)和環保運行。

1.2  有機類污染(ran)物(wu)

有(you)(you)(you)機(ji)(ji)類污染物(wu)(wu)(wu)主要是(shi)(shi)指在(zai)(zai)環(huan)(huan)境(jing)中(zhong)(zhong)(zhong)濃度(du)雖然很(hen)低(di)，但毒(du)性很(hen)大，直接危(wei)害人類健康的(de)(de)二(er)噁(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)英(ying)類化(hua)(hua)(hua)合物(wu)(wu)(wu)，其(qi)主要成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)為多(duo)氯(lv)二(er)苯(ben)并二(er)噁(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)英(ying)(PCDDs)和多(duo)氯(lv)二(er)苯(ben)并呋喃(nan)(PCDFs)。通(tong)常認為，垃(la)圾(ji)(ji)的(de)(de)焚燒(shao)是(shi)(shi)環(huan)(huan)境(jing)中(zhong)(zhong)(zhong)此(ci)類化(hua)(hua)(hua)合物(wu)(wu)(wu)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)主要來(lai)源[6,7]。垃(la)圾(ji)(ji)焚燒(shao)爐(lu)中(zhong)(zhong)(zhong)二(er)噁(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)英(ying)有(you)(you)(you)兩種成(cheng)(cheng)(cheng)因:一是(shi)(shi)垃(la)圾(ji)(ji)自(zi)(zi)身含(han)有(you)(you)(you)微(wei)量(liang)的(de)(de)二(er)噁(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)英(ying)類物(wu)(wu)(wu)質，二(er)是(shi)(shi)焚燒(shao)爐(lu)在(zai)(zai)垃(la)圾(ji)(ji)燃燒(shao)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)產生(sheng)(sheng)二(er)噁(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)英(ying)，其(qi)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)機(ji)(ji)理概括起來(lai)有(you)(you)(you)三種[8,9]: (1)高溫(wen)合成(cheng)(cheng)(cheng)。在(zai)(zai)垃(la)圾(ji)(ji)進(jin)入焚燒(shao)爐(lu)的(de)(de)初期干(gan)燥階段，除水(shui)分(fen)外，含(han)碳(tan)氫成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)的(de)(de)低(di)沸點有(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)揮發后(hou)，與空氣中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)氧反(fan)(fan)應(ying)(ying)生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)水(shui)和二(er)氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan),形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)暫時(shi)缺氧狀況，使部分(fen)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)同(tong)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)氫反(fan)(fan)應(ying)(ying),生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)二(er)噁(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)英(ying); (2)從(cong)頭(denovo)合成(cheng)(cheng)(cheng)。通(tong)過(guo)de novo合成(cheng)(cheng)(cheng)反(fan)(fan)應(ying)(ying)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)二(er)噁(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)英(ying)。即在(zai)(zai)低(di)溫(wen)(250~350℃)條(tiao)件下，大分(fen)子碳(tan)(殘碳(tan))與飛灰基質中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)有(you)(you)(you)機(ji)(ji)或無(wu)機(ji)(ji)氯(lv)在(zai)(zai)飛灰表面(mian)反(fan)(fan)應(ying)(ying)，生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)二(er)噁(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)英(ying); (3)前(qian)驅(qu)物(wu)(wu)(wu)合成(cheng)(cheng)(cheng)。不完全燃燒(shao)及飛灰表面(mian)的(de)(de)不均(jun)勻(yun)催化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)(ying)，可形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)多(duo)種有(you)(you)(you)機(ji)(ji)氣相前(qian)驅(qu)物(wu)(wu)(wu)，如多(duo)氯(lv)苯(ben)酚和聚(ju)氯(lv)乙烯，前(qian)驅(qu)物(wu)(wu)(wu)分(fen)子在(zai)(zai)燃燒(shao)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)通(tong)過(guo)重排、自(zi)(zi)由基縮合、脫氯(lv)及其(qi)它化(hua)(hua)(hua)學反(fan)(fan)應(ying)(ying)生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)二(er)噁(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)英(ying)。

1.3  顆粒物及重金屬

垃圾焚(fen)燒過程中(zhong)會產生(sheng)大量的細小(xiao)顆(ke)粒物。同(tong)時，垃圾中(zhong)原(yuan)有的顆(ke)粒物在爐膛內被(bei)氣流揚起并(bing)隨焚(fen)燒氣排出。垃圾中(zhong)可燃組分因燃燒不(bu)完全會形成黑(hei)煙(yan),黑(hei)煙(yan)中(zhong)含有大量的碳粒子。

顆粒(li)物(wu)(wu)的粒(li)徑越小越容易進入肺泡,危害(hai)也就越大。細小顆粒(li)物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)會含有Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Mn、Sb、Cd、Se等(deng)重(zhong)金屬，其中(zhong)(zhong)(zhong)對人體危害(hai)大的重(zhong)金屬如(ru)Cr、Cd、Ni、Pb、Se等(deng)主要集中(zhong)(zhong)(zhong)于小于3 μm[10]的顆粒(li)物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)。因(yin)此，在去除顆粒(li)物(wu)(wu)的同(tong)時，也就在一定程度上(shang)削減了(le)重(zhong)金屬的危害(hai)。

2　垃圾焚(fen)燒煙氣污染控制

垃圾焚燒生(sheng)成(cheng)的(de)污染(ran)(ran)物(wu)來源(yuan)于垃圾組分(fen)，其存在(zai)形式及(ji)數(shu)量與焚燒條(tiao)件(jian)和凈(jing)化系統密切相關。從污染(ran)(ran)物(wu)的(de)產生(sheng)及(ji)其排放過程(cheng)看(kan)，控制垃圾焚燒產生(sheng)的(de)二(er)次污染(ran)(ran)可以采取(qu)以下措施。

2.1　控制煙氣污染物的(de)產生

根(gen)據煙氣(qi)污染物(wu)的(de)形成機(ji)理，控制垃(la)(la)圾(ji)焚(fen)(fen)燒(shao)(shao)條(tiao)件，使(shi)(shi)燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)處(chu)于(yu)良(liang)好狀態，從而減少有害物(wu)質的(de)生成。運(yun)用合適的(de)爐(lu)膛和爐(lu)排結構，使(shi)(shi)垃(la)(la)圾(ji)在焚(fen)(fen)燒(shao)(shao)爐(lu)得以充分燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)。煙氣(qi)中CO的(de)濃(nong)度(du)是衡量垃(la)(la)圾(ji)充分燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)的(de)指標(biao)之一，CO濃(nong)度(du)越低(di)說明燃(ran)(ran)燒(shao)(shao)越充分，比較理想的(de)CO濃(nong)度(du)指標(biao)是低(di)于(yu)60 mg/m3。

焚燒(shao)(shao)爐內煙(yan)氣(qi)(qi)出口(kou)溫(wen)(wen)度(du)不低于850 ℃，煙(yan)氣(qi)(qi)在爐膛及二(er)次(ci)燃燒(shao)(shao)室內的(de)停留時間不小于2 S，O2的(de)濃度(du)不少于6%，并合理(li)控(kong)制(zhi)助燃空(kong)氣(qi)(qi)的(de)風量、溫(wen)(wen)度(du)和(he)注(zhu)入(ru)位(wei)置。在爐內噴入(ru)固(gu)硫固(gu)氯劑(ji)CaCO3或(huo)CaO可降(jiang)低氯化物(wu)和(he)硫化物(wu)對(dui)高溫(wen)(wen)受熱面(mian)的(de)高溫(wen)(wen)腐蝕(shi)及對(dui)大(da)氣(qi)(qi)的(de)二(er)次(ci)污(wu)染。

燃燒(shao)過程中(zhong)NOX與二噁英的控(kong)制(zhi)條件矛盾，一般在(zai)燃燒(shao)實際運行中(zhong)保(bao)證在(zai)垃圾可燃組分(fen)充(chong)分(fen)燃燒(shao)的基礎上再兼顧NOX的產生。國(guo)外的處(chu)理(li)措施(shi)是在(zai)煙(yan)氣(qi)處(chu)理(li)系統中(zhong)增加脫硝裝置。

2.2  煙(yan)氣凈化處理

煙(yan)氣凈化(hua)系(xi)統是城市生(sheng)活垃圾焚燒(shao)污(wu)染(ran)控制的(de)關鍵，煙(yan)氣凈化(hua)后各種污(wu)染(ran)物的(de)排放濃(nong)度應達到國標(biao)GWKB3-2000的(de)規(gui)定。

煙氣(qi)凈化一般(ban)主要(yao)有由脫酸，除塵(chen)(chen)，活性炭吸附(fu)三個(ge)部分組成(cheng)。國內外普遍采用的(de)工藝主要(yao)是半(ban)干法(fa)/干法(fa)+布袋除塵(chen)(chen)器(qi)，其中脫酸技(ji)術是垃圾焚燒煙氣(qi)凈化系(xi)統的(de)核(he)心。

2.2.1　脫  酸

酸(suan)(suan)性(xing)氣體(ti)HCl、SOx、HF主(zhu)要通過(guo)濕(shi)法、干法或半(ban)干法中Ca(OH)2、NaOH等堿性(xing)物質(zhi)中和(he)吸收來去除(chu)(chu)。其中，濕(shi)法技術(shu)效(xiao)(xiao)率(lv)高，可達(da)(da)97%以(yi)上，但有大量污(wu)水排(pai)(pai)(pai)出，容易造成二次污(wu)染。干法技術(shu)無污(wu)水排(pai)(pai)(pai)放，但脫除(chu)(chu)效(xiao)(xiao)率(lv)僅(jin)達(da)(da)60%~70%。半(ban)干法技術(shu)有較高的(de)脫除(chu)(chu)效(xiao)(xiao)率(lv)(可達(da)(da)90%左(zuo)右)，藥品用量少，且無污(wu)水排(pai)(pai)(pai)放，因此為(wei)煙氣脫酸(suan)(suan)的(de)主(zhu)要適用技術(shu)。

半(ban)干(gan)法脫酸裝置一(yi)般設置在除塵器之前，主要包括(kuo)給料系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)、混合系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)和(he)反(fan)應系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)。脫酸劑CaO在給料系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)生成粉狀(zhuang)Ca(OH)2，再進入(ru)混合系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)與煙氣及少(shao)量的(de)水充分混合，最后以(yi)噴霧狀(zhuang)進入(ru)反(fan)應系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)。HCl、SOx、HF等酸性(xing)成分被吸(xi)收(shou)，生成中性(xing)、干(gan)燥(zao)的(de)細小固體顆(ke)粒，隨(sui)煙氣進入(ru)下一(yi)步凈化(hua)系(xi)(xi)統(tong)(tong)(tong)(tong)。主要反(fan)應有：

2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O                     （1）

SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O                       （2）

2.2.2　除  塵

除塵(chen)器是煙氣(qi)凈化系統的末端設備，國標GB18485-2001中(zhong)規定生(sheng)活垃圾焚燒爐除塵(chen)裝置必須采用袋式(shi)除塵(chen)器。袋式(shi)除塵(chen)器不僅收(shou)(shou)捕一(yi)般顆(ke)(ke)粒物，而且能收(shou)(shou)捕揮發性(xing)重金屬(shu)或其(qi)氯化物、硫酸鹽(yan)或氧化物所凝(ning)結(jie)成直徑≤0.5 μm的氣(qi)溶(rong)膠，還能收(shou)(shou)捕吸附在灰分或活性(xing)炭(tan)顆(ke)(ke)粒上的二噁英(ying)等有機類污染物。

袋(dai)(dai)(dai)式除(chu)(chu)塵系統中的(de)布(bu)袋(dai)(dai)(dai)是由不同材料(liao)的(de)纖維(wei)制成濾布(bu)，對(dui)尾氣(qi)進(jin)行過(guo)濾，達到除(chu)(chu)塵及吸附二噁(wu)英的(de)目(mu)的(de)。煙塵顆粒在濾布(bu)表面堆(dui)積形成致(zhi)密的(de)薄層，因此(ci)布(bu)袋(dai)(dai)(dai)式除(chu)(chu)塵器(qi)對(dui)粉塵去除(chu)(chu)率一(yi)般都(dou)很(hen)高。受布(bu)袋(dai)(dai)(dai)材料(liao)的(de)耐(nai)熱強度(du)限(xian)制，尾氣(qi)溫度(du)一(yi)般須控制在250 ℃左右，低(di)于二噁(wu)英的(de)再合成溫度(du)。

2.2.3　活性炭吸(xi)附

目前國內外(wai)垃圾(ji)焚(fen)燒煙(yan)(yan)氣(qi)處理中(zhong)(zhong)，對(dui)二(er)噁(wu)(wu)英(ying)(ying)(ying)的處理主要采(cai)用(yong)活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)。活(huo)性(xing)炭(tan)不僅可(ke)(ke)以吸(xi)附(fu)二(er)噁(wu)(wu)英(ying)(ying)(ying)還能(neng)有(you)效(xiao)去除重(zhong)金(jin)(jin)屬等物(wu)質(zhi)。由(you)于(yu)(yu)飛(fei)灰(hui)的比表面(mian)積很大(da)，對(dui)二(er)噁(wu)(wu)英(ying)(ying)(ying)有(you)很強的吸(xi)附(fu)作(zuo)用(yong)，導致飛(fei)灰(hui)中(zhong)(zhong)二(er)噁(wu)(wu)英(ying)(ying)(ying)濃度很高,通常(chang)占焚(fen)燒過程二(er)噁(wu)(wu)英(ying)(ying)(ying)總排放(fang)(fang)量的70%左右(you)[11]。而大(da)部分的重(zhong)金(jin)(jin)屬(>70%)都仍留存于(yu)(yu)爐渣中(zhong)(zhong),僅Hg和(he)Cd在(zai)高溫(wen)下(xia)揮發，進入飛(fei)灰(hui)隨焚(fen)燒煙(yan)(yan)氣(qi)排放(fang)(fang)[12]。為提高煙(yan)(yan)氣(qi)中(zhong)(zhong)二(er)噁(wu)(wu)英(ying)(ying)(ying)類(lei)和(he)重(zhong)金(jin)(jin)屬污(wu)染物(wu)的去除率，可(ke)(ke)以采(cai)取以下(xia)方法[13]:(1)減少(shao)(shao)煙(yan)(yan)氣(qi)在(zai)200~350 ℃溫(wen)度域的停(ting)留時間，有(you)利于(yu)(yu)減少(shao)(shao)二(er)噁(wu)(wu)英(ying)(ying)(ying)類(lei)污(wu)染物(wu)再(zai)次生成，控制除塵器入口煙(yan)(yan)氣(qi)溫(wen)度低(di)于(yu)(yu)200 ℃，有(you)利于(yu)(yu)有(you)機(ji)類(lei)及重(zhong)金(jin)(jin)屬污(wu)染物(wu)的脫除，即在(zai)設計(ji)和(he)運行中(zhong)(zhong)采(cai)用(yong)“溫(wen)度控制”;(2)在(zai)反(fan)應塔和(he)除塵器之間，通過混(hun)粉(fen)器在(zai)煙(yan)(yan)氣(qi)中(zhong)(zhong)噴入活(huo)性(xing)炭(tan)或(huo)多孔性(xing)吸(xi)附(fu)劑，可(ke)(ke)吸(xi)附(fu)二(er)噁(wu)(wu)英(ying)(ying)(ying)類(lei)和(he)重(zhong)金(jin)(jin)屬污(wu)染物(wu)，再(zai)用(yong)布袋除塵器捕集。

3　結  語

垃(la)(la)圾(ji)焚(fen)燒能夠最(zui)大限度地實現(xian)生活垃(la)(la)圾(ji)的減量化(hua)、無(wu)害化(hua)、資源化(hua)，具有很好的應用前(qian)景，但(dan)焚(fen)燒不可(ke)避免帶來二次污(wu)染，尤其(qi)是由飛灰、酸(suan)性氣體、二噁英、重金(jin)屬等組成(cheng)的焚(fen)燒煙(yan)氣的污(wu)染。

垃圾焚燒煙氣二次污染(ran)的(de)防(fang)治是垃圾焚燒系統(tong)不可缺(que)少的(de)組(zu)成(cheng)部分。要采用適當(dang)的(de)煙氣凈(jing)化(hua)處理技術，對污染(ran)物的(de)排(pai)放進行有效的(de)控制。

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