[发明专利]一种基于太阳能有机朗肯循环处理废水的方法及废水处理过程的模拟方法

权利要求书

1.一种基于太阳能有机朗肯循环处理废水的方法，其特征在于，所述方法依赖于以下装置实现，所述装置包括太阳能系统、有机朗肯循环系统和双极膜电渗析系统；

所述太阳能系统包括太阳能集热板，所述太阳能集热板与保温水箱连接；

所述有机朗肯循环系统包括有机工质换热器，所述有机工质换热器依次连接预热器、蒸发器、过热器、涡轮机和发电机，所述有机工质换热器通过有机工质循环泵连接冷凝器，所述保温水箱与过热器连接，太阳能集热板与预热器连接，所述冷凝器的出水口通过流体输送泵与双极膜电渗析系统连接，所述发电机通过变压器与双极膜电渗析系统连接；

所述双极膜电渗析系统为双极膜-阴离子交换膜-阳离子交换膜-双极膜，即三室系统，包括十个重复单元；

所述方法包括如下步骤：

(1)水在太阳能集热板的作用下集热产生热水储存在保温水箱中；

(2)步骤(1)所述保温水箱中的热水进入有机工质换热器，将有机工质加热，被加热的有机工质经过预热器、蒸发器、过热器被加热至过热气体状态，与有机工质换热后的水再次利用太阳能集热板加热，然后储存在保温水箱中；

(3)步骤(2)所述的被加热至过热气体状态的有机工质进入涡轮机进行膨胀做功带动发电机发电并输出电能；

(4)含盐废水作为冷凝剂通入冷凝器，发电后的有机工质回到有机工质换热器进行换热，然后通过冷凝器用含盐废水冷却成液体状，再经有机工质循环泵加压后进入有机工质换热器中，然后重复上述步骤；

(5)流体输送泵将从冷凝器流出的含盐废水通入电渗析设备的盐室，并将纯水分别通入酸室和碱室，步骤(3)输出的电能通过变压器直接作用于电渗析设备，作为电渗析设备的电源驱动电渗析装置进行废水处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能有机朗肯循环处理废水的方法，其特征在于，所述太阳能集热板为平板式集热板，所述太阳能集热板与地面的倾斜角度为30度。

3.根据权利要求1所述的一种基于太阳能有机朗肯循环处理废水的方法，其特征在于，所述双极膜电渗析系统的每个离子交换膜的有效表面积为200cm²，膜室宽度为3mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于太阳能有机朗肯循环处理废水的方法，其特征在于，步骤(1)中所述保温水箱中的热水温度为100～120℃。

5.根据权利要求1所述的一种基于太阳能有机朗肯循环处理废水的方法，其特征在于，步骤(2)中所述有机工质为正戊烷。

6.根据权利要求1所述的一种基于太阳能有机朗肯循环处理废水的方法，其特征在于，步骤(5)中所述太阳能有机朗肯循环输出的电能通过变压器转换成电压为15V的直流电供电渗析设备使用。

7.一种废水处理过程的模拟方法，所述模拟方法是通过Aspen plus提供的用户模型扩展口，在Excel模板中自定义装置反应模型，对双极膜电渗析处理废水的过程进行模拟，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)在Aspen plus中使用USER2模块绘制双极膜电渗析处理废水的基本流程图，并在Aspen plus软件中输入进料各物流的信息，进料各物流的信息包括进料各物流的组成、温度、压力、体积流量及质量浓度；

(2)然后对USER2模块中的用户数组(User Arrays)进行定义；

(3)打开Excel模板，对Excel中需要定义的参数包括：整数型参数部分、反应器固定参数部分、出口物流部分、输出结果部分、输入物流部分和模型方程部分进行定义；

(4)对步骤(3)所述的Excel中的各参数定义完成后，Aspen plus通过识别Excel模板上设计的模型方程，结合流程的物性数据，选择合适的物性方法进行流程的模拟计算。

8.根据权利要求7所述的一种废水处理过程的模拟方法，其特征在于，步骤(2)中所述User Arrays的定义与Excel中反应器固定参数部分的定义一致。