La maîtrise des rejets d’eaux résiduaires s’inscrit au cœur de la prévention des risques sanitaires, des enjeux environnementaux et des performances industrielles. Le traitement biologique des eaux usées mobilise des communautés microbiennes pour dégrader la pollution carbonée et, selon la filière, l’azote et le phosphore. Cette approche repose sur des équilibres fins entre charge organique, oxygénation, âge des boues et hydrodynamique, avec un pilotage quotidien afin d’assurer la stabilité des rendements. Les exigences de conformité se formalisent dans des cadres de gouvernance reconnus, tels que la directive 91/271/CEE sur le traitement des eaux urbaines résiduaires et la série EN 12255 sur la conception des stations. Au-delà de la réduction de la DBO5 et de la DCO, les priorités actuelles incluent la sobriété énergétique, la limitation des nuisances (odeurs, bruit, aérosols) et la gestion sûre des boues. La robustesse opérationnelle se construit par un dimensionnement adéquat, une instrumentation fiable et une conduite rigoureuse. Dans une logique de système de management environnemental, les contrôles, l’anticipation des dérives et l’amélioration continue alignées sur ISO 14001:2015 structurent les décisions. Le traitement biologique des eaux usées offre une réponse éprouvée, évolutive et mesurable, capable de s’intégrer aux contraintes spécifiques des sites et de leurs référentiels réglementaires locaux, tout en répondant à des objectifs de performance chiffrés et audités.
Définitions et termes clés
Les procédés biologiques reposent sur l’activité de microorganismes pour oxyder la pollution organique et transformer l’azote et le phosphore. Quelques notions structurantes permettent d’interpréter le fonctionnement d’une filière et de comparer des solutions. Les paramètres analytiques usuels (DBO5, DCO, MES, NH4+, NO3−, PO43−) cadrent le suivi des performances et l’équilibre de la biomasse, tandis que le contrôle des âges de boues et des charges massiques conditionne la stabilité. En audit et en routine, des méthodes de prélèvement et de mesure harmonisées assurent la comparabilité des résultats et l’évidence de conformité. Une référence d’échantillonnage fréquente est la série NF EN ISO 5667 (ex. NF EN ISO 5667-3:2018 pour la conservation), qui constitue un ancrage normatif chiffré de gouvernance des contrôles.
- Boues activées : suspension de biomasse aérée, décantation secondaire pour clarifier l’effluent.
- Bioréacteur à membranes : séparation par membranes immergées, effluent clarifié de haute qualité.
- Biofilm (filtres percolateurs, biodisques) : biomasse fixée sur support, cinétique plus lente mais robuste.
- Charge massique en DBO5 (kg DBO5/kg MVS·j) : indicateur clé de régime de croissance.
- Taux d’aération (mg O2/L) et TRH : paramètres déterminants de la cinétique.
Objectifs et résultats attendus
Les résultats s’apprécient au regard de seuils de rejet et d’indicateurs internes. Les objectifs englobent la conformité réglementaire, la maîtrise des risques sanitaires et environnementaux, la continuité opérationnelle et la sobriété énergétique. La directive 91/271/CEE fixe, à titre de repère structurant, des abattements minimaux (ex. DBO5 ≥ 70–90 % selon la taille d’agglomération), qui servent souvent de base aux autocontrôles et à la contractualisation des performances. Une déclinaison claire des cibles par paramètre et par saison évite les dérives et facilite l’arbitrage technique en cas de variations de charge ou de température.
- [✓] Réduction stable de la DBO5 et de la DCO, avec abattements suivis mensuellement (≥ 12 campagnes/an selon bonnes pratiques d’audit ISO 19011:2018).
- [✓] Respect des limites locales en azote et phosphore, avec trajectoire d’amélioration documentée.
- [✓] Continuité d’exploitation, disponibilité des équipements critiques ≥ 95 % comme repère de gouvernance.
- [✓] Optimisation énergétique, kWh/m³ suivi et revu trimestriellement (référentiel ISO 50001:2018).
- [✓] Maîtrise des boues produites, filière de valorisation conforme et traçabilité annuelle.
Applications et exemples
| Contexte | Exemple | Vigilance |
|---|---|---|
| Collectivité de taille moyenne | Boues activées à faible charge avec nitrification-dénitrification | TRH 6–8 h recommandé par EN 12255-6 en repère de conception; sensibilité aux pointes hydrauliques |
| Industrie agroalimentaire | Bioréacteur à membranes pour haute qualité d’effluent | Flux transmembranaire et colmatage; gestion des nettoyages en sécurité et conformité (suivre un plan énergie type ISO 50001:2018) |
| Site contraint en emprise au sol | Biodisques à biofilm pour robustesse et compacité | Performance moindre en hiver; bruit/odeurs à cartographier selon l’arrêté du 21 juillet 2015 en France |
| Montée en compétences | Parcours de formation technique et QHSE | Aligner les compétences au référentiel interne; voir ressources pédagogiques de NEW LEARNING |
Démarche de mise en œuvre de Traitement biologique des eaux usées
Étape 1 – Diagnostic initial, conformité et risques
Objectif : établir une ligne de base des charges hydrauliques et polluantes, des contraintes réglementaires et des risques SST liés à l’exploitation. En mission de conseil, les actions couvrent la revue documentaire (autorisations, arrêtés, conventions), la cartographie des flux, un plan d’échantillonnage conforme à la série NF EN ISO 5667 et l’évaluation des écarts aux référentiels locaux et sectoriels. En formation, l’accent porte sur la lecture critique des rapports, l’appropriation des méthodes de prélèvement et la compréhension des cinétiques biologiques. Point de vigilance : sous-estimer les variations saisonnières conduit à des dimensionnements inadaptés; un minimum de 7 jours d’enregistrement continu est recommandé comme repère d’observation. L’ancrage de gouvernance s’appuie sur ISO 14001:2015 (analyse de contexte et risques), garantissant une traçabilité des hypothèses et une priorisation claire des enjeux.
Étape 2 – Dimensionnement et choix technologique
Objectif : sélectionner la filière et fixer les paramètres de conception cohérents avec la charge, l’espace disponible, la qualité cible et les contraintes d’exploitation. En conseil, le travail consiste à comparer plusieurs schémas (boues activées, biofilm, bioréacteur à membranes), chiffrer les TRH, les charges massiques et l’aération, et produire des notes de calcul et des scénarios d’exploitation. En formation, les stagiaires apprennent à utiliser des abaques, à interpréter des bilans matière et à tester des hypothèses. Repères normatifs utiles : EN 12255-6 suggère des TRH biologiques de 6–8 h pour des boues activées classiques, et des charges de 0,1–0,3 kg DBO5/kg MVS·j pour un régime bas charge. Vigilance : l’oubli des modes dégradés (températures basses, pointes hydrauliques, toxicité) compromet la robustesse et la sécurité des opérateurs.
Étape 3 – Maîtrise opérationnelle, instrumentation et procédures
Objectif : traduire la conception en routines d’exploitation, seuils d’alerte et protocoles d’intervention. En conseil, cela se matérialise par un plan de surveillance (oxygène dissous, MLSS, SVI, ammonium, nitrates), une stratégie d’échantillonnage et des fiches de conduite incluant les risques associés (aérosols, éclaboussures, espaces confinés). En formation, les équipes s’exercent à l’étalonnage, au bilan d’oxygène et à l’interprétation des dérives. Ancrages : NF T90-210 pour l’expression de la justesse et de la fidélité des mesures; ISO/CEI 17025:2017 comme repère pour la compétence des laboratoires. Vigilance : la dérive des sondes et l’insuffisance de redondance entraînent des décisions erronées; un plan de vérification hebdomadaire avec seuils chiffrés limite ce risque et soutient la conformité documentaire.
Étape 4 – Performance énergétique, nuisances et sécurité
Objectif : optimiser l’aération, premier poste de consommation, et prévenir nuisances et expositions. En conseil, l’analyse porte sur la courbe de charge, la commande d’aération (on/off, VSD) et les séquences de dénitrification pour réduire le kWh/m³. En formation, la lecture d’un bilan énergétique et l’usage d’indicateurs (kWh/kg DBO5 éliminée) permettent d’identifier des gisements rapides. Références : ISO 50001:2018 offre un cadre de gouvernance pour fixer des cibles (ex. –10 %/an), et EN 12255-8 oriente l’aération et la ventilation des ouvrages. Vigilance : la modification des débits d’air affecte la sécurité (H2S, O2), exigeant une vérification instrumentée et, le cas échéant, la prise en compte d’exigences ATEX selon 2014/34/UE sur les zones potentiellement explosives.
Étape 5 – Qualité d’effluent, rejets et gestion des boues
Objectif : garantir le respect des limites de rejet et une filière boues sûre et traçable. En conseil, sont définis les plans d’autosurveillance, les modalités d’échantillonnage proportionnel au débit et les circuits de valorisation des boues. En formation, on consolide les compétences pour interpréter des non-conformités et décider d’actions correctives. Repères : la directive 91/271/CEE fixe des objectifs d’azote global (10–15 mg/L) en zones sensibles (> 10 000 EH) et la série EN 12255-8 traite de l’épaississement et du conditionnement des boues. Vigilance : la précipitation du phosphore peut perturber la biologie; l’arbitrage entre traitement biologique et physico-chimique s’appuie sur une analyse coût–bénéfice documentée et des essais de clarification en conditions réelles.
Étape 6 – Compétences, retour d’expérience et amélioration
Objectif : installer une boucle d’apprentissage pour stabiliser la performance et anticiper les dérives. En conseil, la démarche formalise des indicateurs, des revues de performance trimestrielles et un plan d’audit interne. En formation, la montée en compétences porte sur le diagnostic microscopique, l’analyse des tendances et la gestion des alarmes. Gouvernance : ISO 19011:2018 fournit un cadre pour auditer les pratiques, tandis qu’ISO 14001:2015 structure la revue de direction et l’amélioration continue. Vigilance : sans capitalisation formalisée, les réglages se perdent avec le turnover; un minimum de 2 revues/an et des comptes rendus standardisés constituent un garde-fou réaliste et mesurable.
Pourquoi choisir un traitement biologique des eaux usées ?
Les décideurs comparent souvent les options en posant la question « Pourquoi choisir un traitement biologique des eaux usées ? », parce qu’elle met en regard performance environnementale, coûts d’exploitation et robustesse. Pour des effluents majoritairement organiques biodégradables, « Pourquoi choisir un traitement biologique des eaux usées ? » s’explique par des rendements élevés en DBO5 et en azote, une adaptabilité aux variations de charge et une production de boues généralement maîtrisable. La question « Pourquoi choisir un traitement biologique des eaux usées ? » se justifie aussi par l’alignement avec des cadres de gouvernance reconnus, où l’autosurveillance et l’amélioration continue s’intègrent à ISO 14001:2015. En revanche, pour des effluents toxiques, salins ou faiblement biodégradables, l’option biologique peut nécessiter des prétraitements ou un couplage physico-chimique. Comme repère normatif, la directive 91/271/CEE propose des objectifs d’abattement qui illustrent l’adéquation des procédés biologiques aux charges urbaines, tout en rappelant la nécessité d’un suivi analytique périodique et d’une logique de preuve documentée.
Dans quels cas privilégier un bioréacteur à membranes ?
Le choix « Dans quels cas privilégier un bioréacteur à membranes ? » émerge quand la qualité d’effluent recherchée est élevée, l’emprise au sol limitée, ou quand l’on souhaite coupler traitement et clarification dans un même ouvrage. Pour des sites avec contraintes de rejet sur MES et pathogènes, « Dans quels cas privilégier un bioréacteur à membranes ? » trouve sa réponse dans la barrière physique offerte par les membranes, la stabilité hydraulique et la capacité à fonctionner à des concentrations de boues élevées. En présence d’effluents fortement variables, « Dans quels cas privilégier un bioréacteur à membranes ? » doit être analysé au regard des risques de colmatage et des cycles de nettoyage, avec une évaluation précise des coûts énergétiques et des consommables. Le traitement biologique des eaux usées couplé à des membranes s’inscrit dans des référentiels de gouvernance où les plans de maintenance et de suivi des intégrités sont documentés; il est prudent d’associer une stratégie de gestion des pics de charge et de définir des seuils opérationnels chiffrés pour la commande d’aération et la perméabilité.
Comment dimensionner un bassin d’aération ?
La question « Comment dimensionner un bassin d’aération ? » renvoie à l’équilibre entre cinétiques biologiques, besoins en oxygène et hydraulique. En pratique, « Comment dimensionner un bassin d’aération ? » implique d’estimer la charge massique, la température, les objectifs d’abattement et la stratégie de nitrification-dénitrification, puis de fixer un temps de séjour et une puissance d’aération compatibles. Lorsque l’on se demande « Comment dimensionner un bassin d’aération ? », l’usage de repères de la série EN 12255-6 (par exemple TRH de 6–8 h pour des boues activées classiques) et l’intégration d’un coefficient de sécurité explicite (souvent 1,2 à 1,5) fondent la gouvernance de conception. Le traitement biologique des eaux usées bien dimensionné s’appuie ensuite sur une instrumentation adaptée (oxygène dissous, ammonium) et des redondances énergétiques pour prévenir les arrêts. Le raisonnement doit intégrer les modes dégradés (basses températures, pics hydrauliques), les pertes de charge en aération et les contraintes de mélange, avec un dossier de calcul traçable et auditable.
Vue méthodologique et structurante
Un dispositif pertinent articule le traitement biologique des eaux usées autour de blocs fonctionnels, de critères de performance et de boucles de pilotage. La structure cible relie la conception (dimensionnement, choix de la filière), l’exploitation (consignes, surveillance, maintenance) et la gouvernance (revues, audits, preuves). Pour comparer les filières, il convient d’opposer rendement, compacité, sensibilité aux variations et exigences d’exploitation. Dans cette logique, le traitement biologique des eaux usées se prête à une analyse multicritère claire, avec des repères chiffrés et des règles simples d’agrégation des risques et des bénéfices. Les rendements sur la DBO5 supérieurs à 90 % sont un standard répandu, tandis que des objectifs d’azote global de 10–15 mg/L en zone sensible, issus de la directive 91/271/CEE, encadrent l’aval. La cohérence documentaire aligne plans d’autosurveillance, fiches de conduite et registres de maintenance sur des exigences auditées au moins 2 fois/an selon ISO 19011:2018.
| Filière | Rendement organique | Qualité d’effluent | Exploitation | Emprise |
|---|---|---|---|---|
| Boues activées | Élevé (> 90 %) | Moyenne à élevée | Réglages fins d’aération et de recirculation | Moyenne à forte |
| Bioréacteur à membranes | Élevé (> 90 %) | Très élevée (MES quasi nulles) | Surveillance membranes et nettoyages | Faible |
| Biofilm (filtres/biodisques) | Moyen à élevé | Moyenne | Robuste, peu sensible aux boues | Faible à moyenne |
La mise en œuvre suit un flux de travail court, traçable et itératif, s’appliquant à tout traitement biologique des eaux usées.
- Cadrer les exigences et les charges (données 12 mois si possible).
- Comparer 2–3 filières et formaliser les hypothèses de calcul.
- Établir les consignes et les seuils d’alerte opérationnels.
- Déployer l’instrumentation et le plan d’autosurveillance.
- Conduire, auditer, améliorer selon un cycle semestriel.
Ce canevas garantit que le traitement biologique des eaux usées reste pilotable, auditable et aligné avec des références de gouvernance quantifiées.
Sous-catégories liées à Traitement biologique des eaux usées
Traitement des eaux usées industrielles
Le traitement des eaux usées industrielles exige une adéquation fine entre la nature des effluents, la variabilité des procédés et les objectifs de rejet. Dans l’agroalimentaire, la papeterie, la chimie ou la métallurgie, le traitement des eaux usées industrielles combine souvent prétraitement (tamissage, neutralisation), étape biologique et affinage. Le traitement biologique des eaux usées s’y intègre lorsque la biodégradabilité est suffisante et que les toxiques sont maîtrisés. Le traitement des eaux usées industrielles doit composer avec des chocs de charge et de toxicité, impliquant des bassins d’homogénéisation et un pilotage analytique renforcé (ex. 24 échantillons composites/mois comme repère de bonne pratique). Des références utiles incluent la série EN 12255 pour la conception et ISO 14001:2015 pour la gouvernance environnementale. Vigilance : la co-traitance avec des effluents urbains impose un contrôle préalable des métaux et des inhibiteurs de nitrification. Pour plus d’informations sur traitement des eaux usées industrielles, clic on the following link: Traitement des eaux usées industrielles
Traitement physico chimique des eaux
Le traitement physico chimique des eaux intervient en complément ou en alternative lorsqu’il faut éliminer des composés non biodégradables, des métaux ou des colloïdes. Les opérations de coagulation-floculation, neutralisation, flottation et décantation accélèrent l’abattement des MES et du phosphore. Pour des charges phosphorées élevées, le traitement physico chimique des eaux constitue un levier rapide, tandis que le traitement biologique des eaux usées assure l’abattement organique. Le traitement physico chimique des eaux se calibre sur essais en jar-test et se pilote par pH, potentiel zêta et doses de réactifs, avec traçabilité des consommations et des boues produites. Un repère de gouvernance consiste à vérifier au moins 1 fois/trimestre la conformité des réactifs au règlement (UE) n° 528/2012 selon la famille de produits, et à documenter les bilans matière. Vigilance : l’excès de sels peut perturber la biologie aval; une séquence d’optimisation graduée réduit les surconsommations. Pour plus d’informations sur traitement physico chimique des eaux, clic on the following link: Traitement physico chimique des eaux
Traitement tertiaire des eaux usées
Le traitement tertiaire des eaux usées cible l’affinage final : polissage des MES, abattement complémentaire du phosphore, désinfection, voire réduction des micropolluants. En sortie de biologie, le traitement tertiaire des eaux usées mobilise filtres à sable, membranes, charbon actif, ou désinfection UV/chlore selon les exigences. Le traitement biologique des eaux usées fournit la base d’un effluent stable, facilitant l’efficacité du tertiaire. Les repères de gouvernance incluent des objectifs chiffrés (MES < 10 mg/L; P total < 1–2 mg/L; inactivation bactériologique validée par un niveau de réduction logarithmique, ex. 3 log), avec preuves d’essais de performance au moins 2 fois/an. Vigilance : la gestion des sous-produits de désinfection et la maîtrise des pertes de charge sur médias filtrants nécessitent des contrôles réguliers et une maintenance planifiée. Pour plus d’informations sur traitement tertiaire des eaux usées, clic on the following link: Traitement tertiaire des eaux usées
Choix de la filière de traitement des eaux
Le choix de la filière de traitement des eaux se fonde sur une analyse multicritère : charge et variabilité, qualité cible, foncier, coûts, risques SST et compétences disponibles. Pour des effluents majoritairement biodégradables, une biologie à boues activées ou à biofilm s’impose; si la qualité d’effluent doit être très élevée, un MBR est pertinent; si l’on vise un abattement rapide des MES/phosphore, un couplage physico-chimique est judicieux. Le traitement biologique des eaux usées est ainsi évalué face aux contraintes d’exploitation (aération, boues, instrumentation). Le choix de la filière de traitement des eaux gagne en robustesse avec des scénarios chiffrés (TRH, kWh/m³, CAPEX/OPEX) et des essais pilotes. Repères : des revues de décision structurées 2 à 3 fois sur le cycle de projet et l’appui sur la série EN 12255 pour cadrer les hypothèses sont recommandés. Pour plus d’informations sur choix de la filière de traitement des eaux, clic on the following link: Choix de la filière de traitement des eaux
Performance des stations de traitement
La performance des stations de traitement se mesure par des indicateurs techniques (abattements DBO5/DCO/MES/N/P), la disponibilité, l’énergie, les boues produites et la conformité documentaire. Dans une logique de gouvernance, la performance des stations de traitement se suit via des tableaux de bord mensuels et des revues trimestrielles, avec des niveaux d’alerte chiffrés. Le traitement biologique des eaux usées atteint typiquement des abattements DBO5 > 90 %, mais l’atteinte d’objectifs d’azote global (10–15 mg/L) ou de P total (1–2 mg/L) requiert des réglages fins et parfois un tertiaire. La performance des stations de traitement doit intégrer la sécurité des opérateurs et le respect des référentiels (audits ISO 19011:2018 au moins 1 à 2 fois/an). Vigilance : des capteurs mal étalonnés faussent le pilotage; une métrologie revue mensuellement avec traçabilité réduit ce risque. Pour plus d’informations sur performance des stations de traitement, clic on the following link: Performance des stations de traitement
FAQ – Traitement biologique des eaux usées
Quels sont les avantages principaux du traitement biologique des eaux usées ?
Les avantages tiennent à l’efficacité pour les pollutions biodégradables, à la flexibilité face aux variations de charge et à la possibilité d’atteindre des objectifs élevés d’abattement organique et azoté. Le traitement biologique des eaux usées valorise des mécanismes naturels, fonctionne dans des gammes de température modérées et s’intègre à des schémas compacts ou extensifs selon le contexte. La gamme des procédés (boues activées, biofilms, membranes) autorise une hiérarchisation des coûts et des performances. Sur le plan de la gouvernance, la conformité s’appuie sur des repères chiffrés (directive 91/271/CEE, série EN 12255) et des plans de surveillance reproductibles. La limite principale concerne les effluents toxiques, salins ou peu biodégradables, qui imposent des prétraitements ou un couplage physico-chimique. La qualité d’exploitation (instrumentation, entretien, formation) conditionne la stabilité des résultats.
Quelle surveillance mettre en place pour une station biologique ?
Un plan de surveillance couvre les paramètres procédés (oxygène dissous, concentration de boues, indice de boue, ammonium, nitrates), la qualité d’effluent (DBO5, DCO, MES, N, P) et les facteurs d’influence (température, débit, toxicité). Le traitement biologique des eaux usées exige une métrologie étalonnée et des fréquences adaptées (par exemple mesures quotidiennes en exploitation, analyses hebdomadaires en laboratoire et bilans mensuels). Des prélèvements composites proportionnels au débit selon NF EN ISO 5667 renforcent la robustesse des conclusions. Les seuils d’alerte et les actions associées doivent être formalisés (consignes d’aération, recirculation, purge de boues). Un contrôle documentaire et des audits internes périodiques (fondés sur ISO 19011:2018) sécurisent la traçabilité et l’amélioration continue.
Comment gérer les boues issues du traitement biologique ?
La gestion des boues s’articule autour de l’épaississement, de la stabilisation (aérobie ou anaérobie), du conditionnement et de la déshydratation, avant valorisation ou élimination. Le traitement biologique des eaux usées génère des boues dont la siccité et la qualité varient selon le procédé et les réglages; l’optimisation des polymères et des équipements (tables, centrifugeuses, filtres-presse) réduit les coûts logistiques. Un plan d’analyse (matière sèche, matières volatiles, métaux, indicateurs biologiques) vérifie la conformité aux filières de valorisation. La maintenance préventive des équipements de déshydratation et la maîtrise des odeurs et des aérosols s’inscrivent dans des plans SST. Des repères de gouvernance (EN 12255-8, exigences locales) et une traçabilité systématique des tonnages et des destinations sur une base mensuelle consolidée assurent la conformité et la maîtrise du risque.
Quelles compétences sont requises pour l’exploitation d’une station biologique ?
Les équipes doivent maîtriser les fondamentaux biologiques (cinétiques, équilibre boues/charge), l’hydraulique des ouvrages, l’instrumentation (étalonnage, diagnostic) et la sécurité (espaces confinés, produits chimiques, manutentions). La lecture d’indicateurs (rendements, tendances, alarmes), la conduite d’essais (oxicité, ajustement des consignes d’aération) et la gestion documentaire (fiches de réglages, rapports mensuels) sont clés. Le traitement biologique des eaux usées requiert également des compétences transverses : planification de maintenance, coordination avec le laboratoire, analyse de risques et culture d’audit interne. Une formation initiale structurée, des recyclages périodiques et des retours d’expérience formalisés (revues trimestrielles) ancrent les bonnes pratiques et stabilisent la performance.
Quelles sont les obligations de rejet applicables ?
Les obligations dépendent du cadre national/local, de la sensibilité du milieu récepteur et de la taille de l’installation. Les repères européens de la directive 91/271/CEE structurent fréquemment les exigences pour les agglomérations (abattements DBO5, DCO, MES; objectifs N et P en zones sensibles). Les autorisations individuelles précisent les seuils numériques, les fréquences d’autosurveillance et les modalités de communication des résultats. Le traitement biologique des eaux usées doit ainsi être couplé à un plan d’échantillonnage et à une métrologie conformes (NF EN ISO 5667), avec une documentation probante. En cas d’objectifs stricts sur pathogènes ou micropolluants, un traitement tertiaire de polissage est requis, avec validation de performance par essais périodiques et preuves d’intégrité des barrières.
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