摘要：在萬壽菊葉黃素提取過程中，其瀝出液存在高值藥用組分回收難、高濃度有機(jī)污染物降解難以及色度高等問題。針對(duì)這些問題，文章采用“壓榨氣浮二次回收花泥+水解厭氧去除難降解有機(jī)物+兩級(jí)AO（厭氧好氧工藝法）協(xié)同脫氮除磷+MBR（膜-生物反應(yīng)器）深度凈化”的組合處理工藝對(duì)瀝出液進(jìn)行處理。每處理100 m3瀝出液，可回收花泥800 kg，處理后的水質(zhì)指標(biāo)得到顯著優(yōu)化，其中CODCr、BOD5、NH3-N、SS（懸浮物）的平均濃度分別為71.30 mg/L、17.77 mg/L、12.88 mg/L、34.67 mg/L，符合《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5084—2021）中對(duì)旱地作物用水的要求，出水可直接回用于萬壽菊種植基地灌溉，實(shí)現(xiàn)了水資源全量化循環(huán)利用的目標(biāo)。該工程示范效果穩(wěn)定，具備良好的市場推廣和應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：萬壽菊；葉黃素提?。粸r出液；高值藥用組分回收；全量資源化利用

中圖分類號(hào)：Q81" " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " 文章編號(hào)：1674-0688（2024）07-0073-04

0 引言

萬壽菊花瓣中的葉黃素含量高達(dá)千分之二，因此成為提取這一重要天然色素的優(yōu)選原料。全國萬壽菊的種植面積達(dá)66 666.67 hm2（100余萬畝），其中云南的種植面積為33 333.33～40 000 hm2（50～60萬畝），占萬壽菊總種植面積的一半以上，并且云南盛產(chǎn)的萬壽菊的葉黃素含量高達(dá)12 g/kg［1-2］。

采摘后的萬壽菊花瓣被送往工廠，歷經(jīng)發(fā)酵池發(fā)酵、車間壓榨、烘干去水、壓制成顆粒等關(guān)鍵步驟后，通過提取技術(shù)制成葉黃素浸膏。這些浸膏經(jīng)過進(jìn)一步的高度提純，部分被制成葉黃素產(chǎn)品，應(yīng)用于保健品及藥品領(lǐng)域，剩余的大部分則直接作為飼料添加劑進(jìn)行銷售［3］。

本文以云南彌勒市某萬壽菊顆粒加工廠生態(tài)環(huán)境治理項(xiàng)目為例，介紹萬壽菊葉黃素提取中瀝出液實(shí)現(xiàn)全量化綜合處理的工程實(shí)踐。

1 項(xiàng)目概況

近年來，云南彌勒市充分發(fā)揮其獨(dú)特的高海拔高寒山區(qū)的資源優(yōu)勢。項(xiàng)目成功引進(jìn)了彌勒立達(dá)爾農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司共同發(fā)展萬壽菊產(chǎn)業(yè)。該項(xiàng)目集種植、加工及銷售于一體，新建了2座萬壽菊顆粒加工廠和1座萬壽菊油膏精深加工廠。萬壽菊鮮花采摘期對(duì)勞動(dòng)力的密集需求為當(dāng)?shù)剞r(nóng)村提供了大量就地就業(yè)的機(jī)會(huì)。本項(xiàng)目依托的萬壽菊顆粒加工基地位于彌勒，占地面積達(dá)19 000 m2，總投資為1 200萬元，設(shè)計(jì)產(chǎn)能為3 000 t/a。2016年9月建成投產(chǎn)時(shí)，雖然配有一套污水處理設(shè)施，但是已無法滿足新的排放要求。為了確保萬壽菊葉黃素提取中的瀝出液達(dá)標(biāo)排放，需設(shè)計(jì)并建設(shè)一套全新的污水處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)的污水處理能力要求達(dá)到100 m3/d，排水水質(zhì)需要達(dá)到《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5084—2021）（以下簡稱《水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》）的要求。

2 萬壽菊顆粒加工過程污染源分析

萬壽菊干花顆粒加工工藝流程見圖1。萬壽菊鮮花原料的初始含水率為92%左右，經(jīng)過青貯、壓榨、解塊、烘干、粉碎、制粒、冷卻等工序，最終得到含水率為12%左右的干花顆粒產(chǎn)品。這一過程中，青貯、壓榨及解塊環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生富含菊花黃色素、纖維、蛋白及多種有機(jī)成分的瀝出液。如果干花顆粒生產(chǎn)規(guī)模為3 000 t/a，基于鮮花含水率為92%、干花顆粒含水率為12%、年生產(chǎn)天數(shù)為200 d的假設(shè)進(jìn)行計(jì)算，則可得出萬壽菊干花顆粒加工過程中產(chǎn)生的瀝出液量為60 m3/d左右。

鮮花青貯瀝出液、壓榨機(jī)濾液及絞龍解塊過程中產(chǎn)生的少量瀝出液在廢水沉淀池中混合后，外觀呈紅色，液體渾濁且伴有惡臭，形成典型的高濃度、難降解的有機(jī)廢水。

萬壽菊葉黃素提取過程中排出青貯瀝出液與壓榨瀝出液時(shí)，不可避免地伴隨著高值藥用組分的流失，這些流失物與廢水中的纖維素、半纖維素、糖類、蛋白質(zhì)及有機(jī)溶劑等組分混合后，導(dǎo)致廢水中COD（化學(xué)需氧量）濃度高、氨氮含量高、磷含量超標(biāo)及色度顯著［4］。此外，殘留于瀝出液中的花泥形成大量的懸浮性固體污染物，進(jìn)一步增大了廢水處理的難度。萬壽菊生產(chǎn)的周期性特點(diǎn)直接影響了以厭氧反應(yīng)器為代表的水生化處理系統(tǒng)中的微生物聚集，表現(xiàn)為反應(yīng)器內(nèi)生物存量偏低，從而限制了廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)行效率。同時(shí)，廢水中殘留的微量葉黃素導(dǎo)致處理后的水體略帶微黃色，對(duì)出水的感官指標(biāo)造成嚴(yán)重影響。

3 工藝設(shè)計(jì)

3.1 全量化綜合處理目標(biāo)

本項(xiàng)目針對(duì)萬壽菊葉黃素提取過程中瀝出液處理面臨的高值藥用組分回收難、生化處理效率低以及需要深度脫色的挑戰(zhàn)，開發(fā)了典型藥用植物瀝出液提取的高效處理技術(shù)。通過實(shí)施萬壽菊葉黃素提取中瀝出液的全量化綜合處理工程示范項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)對(duì)瀝出液中高值藥用組分的有效分離與回收，并解決了萬壽菊加工廢水成分復(fù)雜、污染物濃度高、色度顯著及難以生化降解等制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。結(jié)合當(dāng)?shù)馗珊等彼纳鷳B(tài)環(huán)境，綜合調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)參數(shù)，優(yōu)化處理工藝流程，確保瀝出液的出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到《水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，使處理后的水能直接回用于萬壽菊種植基地的灌溉，實(shí)現(xiàn)瀝出液的全量化資源利用。

3.2 進(jìn)出水水質(zhì)

根據(jù)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃以及對(duì)萬壽菊顆粒加工過程的產(chǎn)污分析，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)瀝出液處理規(guī)模為100 m3/d；處理后的出水水質(zhì)執(zhí)行《水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)旱地作物水質(zhì)的控制限值。進(jìn)出水水質(zhì)設(shè)計(jì)見表1。

3.3 處理工藝流程

基于萬壽菊葉黃素提取中瀝出液的全量化綜合處理的目標(biāo)要求，本項(xiàng)目采用“壓榨氣浮二次回收花泥+水解厭氧去除難降解有機(jī)物+兩級(jí)AO協(xié)同脫氮除磷+MBR深度凈化”的組合處理工藝處理萬壽菊加工瀝出液。萬壽菊加工瀝出液處理工藝流程圖見圖2，關(guān)鍵步驟說明如下。

（1）設(shè)備選擇。為最大化地回收瀝出液中富含高值藥用組分葉黃素的花泥，通過反復(fù)試驗(yàn)，選用疊螺機(jī)和氣浮機(jī)分別對(duì)花泥進(jìn)行一次和二次回收。

（2）花泥回收。經(jīng)絞龍解塊處理的瀝出液進(jìn)入調(diào)節(jié)池，通過疊螺機(jī)初步回收富含高值藥用組分的花泥，隨后瀝出液與鮮花青貯瀝出液及壓榨機(jī)濾液混合于均質(zhì)池中，經(jīng)由泵提升至氣浮反應(yīng)池，通過氣浮處理進(jìn)一步回收花泥。回收后的花泥返回萬壽菊加工系統(tǒng)。

（3）混凝沉淀。氣浮出水過程中投加混凝劑，目的是使水中的膠體和細(xì)微懸浮物凝聚成絮凝體，隨后在混凝沉淀池完成沉淀分離，去除大部分懸浮物及纖維顆粒等有機(jī)物。

（4）水解厭氧處理?；炷鏊膒H值調(diào)整至6.5～7.5后進(jìn)入水解酸化池，部分難降解的大分子有機(jī)物被轉(zhuǎn)化成小分子易降解的揮發(fā)性脂肪酸，隨后進(jìn)入U(xiǎn)ASB厭氧反應(yīng)器，借助顆?；母呋钚詤捬蹙鷮U水中的高濃度有機(jī)物降解為低濃度有機(jī)物。通過厭氧污泥回流機(jī)制，維持反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度，確保厭氧菌數(shù)量。

（5）兩級(jí)AO脫氮除磷。厭氧出水進(jìn)入改造后的兩級(jí)AO工藝系統(tǒng)，通過增設(shè)二級(jí)缺氧反應(yīng)器（A池）和快速好氧反應(yīng)器（O池），顯著增強(qiáng)脫氮效果，氨氮和總氮去除率超過95%，確保出水的氨氮和總氮濃度穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。萬壽菊葉黃素提取過程中瀝出液的有機(jī)濃度高且含有氨氮，工程實(shí)踐表明，相比單級(jí)AO工藝，兩級(jí)AO工藝污染物去除率可提高10%～30%［5］。

（6）MBR深度凈化。兩級(jí)AO出水進(jìn)入MBR池，利用有機(jī)生物膜生物量大、生物相結(jié)構(gòu)簡單、生物活性高、抗沖擊等優(yōu)勢，提高水質(zhì)凈化效果。工程實(shí)踐表明，MBR系統(tǒng)在污泥體積負(fù)荷比較低（lt;50 m3/d）的情況下，脫氮率可達(dá)80%～95%，除磷效果較明顯且脫氮速度快，CODCr去除率可達(dá)80%以上［6］。MBR工藝憑借其膜分離的特性，能有效攔截懸浮固體和微生物，出水水質(zhì)通常遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥法，SS和濁度接近于零，可直接回用或排放。

（7）出水。出水進(jìn)入清水池，可直接回用于萬壽菊花田的灌溉，實(shí)現(xiàn)水資源全量化利用。

（8）污泥資源化利用。瀝出液處理過程中產(chǎn)生的混凝沉淀污泥、水解剩余污泥、厭氧剩余污泥、好氧剩余污泥匯入污泥濃縮池，經(jīng)疊螺機(jī)脫水處理后，返回花田用作基肥。

3.4 主要處理設(shè)施及參數(shù)

主要處理單元構(gòu)筑物及工藝設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

4 系統(tǒng)運(yùn)行效果評(píng)價(jià)

4.1 處理效果

萬壽菊葉黃素提取中瀝出液全量化綜合處理示范工程經(jīng)過調(diào)試、運(yùn)行后，實(shí)現(xiàn)了瀝出液高值藥用組分的有效分離和回收，并優(yōu)化與確定了最佳工藝設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)，主要操作單元推薦工藝參數(shù)見表3。

萬壽菊葉黃素提取中瀝出液的處理效果見表4，表4中的數(shù)據(jù)為最佳運(yùn)行條件下系統(tǒng)正常運(yùn)行1個(gè)月后的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)。從表4可以看到，CODCr、BOD5、NH3-N和SS等主要污染指標(biāo)的平均去除率分別為99.64%、98.65%、95.23%和99.37%，出水水質(zhì)平均值均低于《水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中的旱地作物水質(zhì)控制限值，可直接回用于萬壽菊種植基地的灌溉，以緩解當(dāng)?shù)馗珊等彼臓顩r，最終實(shí)現(xiàn)水資源的全量化利用。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

萬壽菊葉黃素提取中瀝出液的處理示范工程系統(tǒng)在持續(xù)運(yùn)行中，驗(yàn)證了“壓榨氣浮二次回收花泥+水解厭氧去除難降解有機(jī)物+兩級(jí)AO協(xié)同脫氮除磷+MBR深度凈化”組合處理工藝的實(shí)效性。該工藝每處理100 m3瀝出液，通過離心及氣浮技術(shù)可回收含水率90%的花泥800 kg，相當(dāng)于回收了64 kg的萬壽菊顆粒原料，這些顆粒原料可直接返用于萬壽菊顆粒的生產(chǎn)中。若按瀝出液年處理量1.2萬噸（即生產(chǎn)線年開工200 d）計(jì)，年花泥回收量可達(dá)100 000 kg，回收萬壽菊顆粒原料8 000 kg。該工藝每年可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益80 000～160 000元。

項(xiàng)目工程總投資約為150萬元，運(yùn)行成本包括電費(fèi)2.81元/m3、藥劑費(fèi)1.50元/m3、人工費(fèi)2.33元/m3及維修保養(yǎng)0.10元/m3，綜合計(jì)算得出瀝出液的處理成本為6.74元/m3左右。

自工程建成并穩(wěn)定運(yùn)行4年以來，已累計(jì)處理瀝出液40 000 m3，新增年產(chǎn)值183萬元，實(shí)現(xiàn)利稅27萬元。此外，相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用為藥用植物及其深加工行業(yè)提供了支持，幫助相關(guān)企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值共計(jì)1.6億元。

5 結(jié)論

本項(xiàng)目工程采用壓榨氣浮法進(jìn)行花泥的二次回收，提高了葉黃素的提取率，同時(shí)采用水解酸化高效厭氧技術(shù)，解決了瀝出液中膠體態(tài)污染物水解慢、降解難度大的問題。通過兩級(jí)AO工藝協(xié)同作用，解決了瀝出液脫氮除磷的難題，并利用MBR膜分離工藝的深度凈化能力，確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。研究結(jié)論及取得的成果如下。

（1）經(jīng)過全面處理的萬壽菊提取物瀝出液的出水質(zhì)量優(yōu)良，其中SS濃度低于100 mg/L，BOD5低于100 mg/L，CODCr低于200 mg/L，達(dá)到《水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)旱地作物的水質(zhì)控制限值要求。因此，該處理后的水可直接回用于萬壽菊種植基地的灌溉，實(shí)現(xiàn)了水資源的全量化利用。

（2）在瀝出液處理過程中產(chǎn)生的各類污泥，包括混凝沉淀污泥、水解剩余污泥、厭氧剩余污泥及好氧剩余污泥，均被統(tǒng)一收集至污泥濃縮池中。這些污泥經(jīng)過疊螺機(jī)脫水后，返回至花田作為基肥使用。

（3）本項(xiàng)目工程總投資為150萬元左右，其綜合運(yùn)行成本控制在6.74元/m3。在項(xiàng)目投運(yùn)的4年中，新增年產(chǎn)值183萬元，并實(shí)現(xiàn)了27萬元的利稅收入。

6 參考文獻(xiàn)

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［2］劉瑞，鄭澤婭.萬壽菊助農(nóng)增收！央視《新聞聯(lián)播》關(guān)注文山［N/OL］．（2024-07-17）［2024-07-25］.https：//mp.weixin.qq.com/s/fj57RNcyVFNKUxxABanAPQ．

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［6］龐家勝，楊淵.MBR工藝在制藥工業(yè)廢水處理中的設(shè)計(jì)及應(yīng)用［J］.化工設(shè)計(jì)，2012，22（2）：38-42，28，1-2.

*2023年梧州市科技計(jì)劃項(xiàng)目“典型藥用植物加工廢水處理關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用示范”（202302018）。

【作者簡介】覃霞，女，廣西貴港人，碩士，工程師，研究方向：環(huán)境工程治理與咨詢、水污染處理技術(shù)；陳浩（通信作者），男，廣西南寧人，本科，工程師，研究方向：環(huán)境工程治理與咨詢、水污染處理技術(shù)；吳智華，男，廣西梧州人，本科，助理工程師，研究方向：水污染處理技術(shù)；祁莘月，女，廣西南寧人，本科，助理工程師，研究方向：環(huán)境工程治理與咨詢；張健，男，廣西南寧人，博士，講師，研究方向：水污染處理技術(shù)；陳達(dá)超，男，廣西梧州人，本科，助理工程師，研究方向：水污染處理技術(shù)研究；廉宇萍，女，廣西玉林人，本科，助理工程師，研究方向：環(huán)境工程治理與咨詢；郭潔貞，女，廣西梧州人，大專，助理工程師，研究方向：水污染處理技術(shù)；何少媚，女，廣西貴港人，本科，工程師，研究方向：環(huán)境工程治理與咨詢。

【引用本文】覃霞，陳浩，吳智華，等.萬壽菊葉黃素提取中瀝出液全量化綜合處理的工程實(shí)踐［J］.企業(yè)科技與發(fā)展，2024（7）：73-76.