[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

说明书

本发明提供了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，所述处理废水的方法是利用太阳能有机朗肯循环产生的电能作为双极膜电渗析技术的电源处理含盐废水；本发明所述处理废水的方法既利用了太阳能，又处理了废水，同时生成了用于其他工艺的酸和碱，从绿色可持续的角度实现了废水的回收利用；另外，本发明还提供了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，实现了试验与模拟相结合，从而可以快速、精确的进行实时仿真模拟。

【技术领域】

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及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。

【背景技术】

高盐废水是指总含盐质量分数至少1％的废水，其主要来自化工厂及石油和天然气的采集加工等，含盐废水的产生途径广泛，水量也逐年增加，因此，引入新技术处理含盐废水具有重要意义。

对于含盐废水的处理，普遍使用的是物理法和化学法。如多效蒸发(MEE)、电渗析(ED)等，以及这些方法的改进方法，例如低温多效蒸发、多效闪蒸，将离子液体用于电渗析，正渗透、反渗透和电渗析的结合等，但是以上方法脱盐率低，能耗大，难以实现绿色高效的脱盐效果。双极膜电渗析作为一种水处理方法，目前已经有广泛的应用，但是电渗析水处理装置是以电场为驱动力的，运行时必须有方便且充足的电源供给。

有机朗肯循环可以将低品位热能(一般低于200℃，如太阳能、工业余热等)转化为电能，主要应用于低温发电领域，以低沸点有机物为工质，有机工质在换热器中从余热流中吸收热量，生成具一定压力和温度的蒸汽，蒸汽进入透平机械膨胀做功，从而带动发电机或拖动其它动力机械。从透平排出的蒸汽在凝汽器中向冷却水放热，凝结成液态，最后借助工质泵重新回到换热器，如此不断地循环下去。

作为一款用于工艺严格计算的模拟软件，Aspen Plus能够针对不同原料进料、工艺条件、用户模型，实现快速得到不同工况下的设备或工艺的能量使用和生产运行情况。由于双极膜电渗析装置的结构复杂多样，所以在现有的化工流程模拟软件中没有固定的模块样板对其过程进行模拟，为了能够对双极膜电渗析处理废水的过程进行实时监控，需要在Aspen plus中建立合适的模块，以期通过对生产参数的调整优化和对工艺的改造，达到节能降耗、提高生产效益的目的。

【发明内容】

本发明的目的在于，提供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，所述处理废水的方法是将太阳能有机朗肯循环技术和双极膜电渗析技术相结合处理含盐废水，既可以解决双极膜电渗析处理废水的耗电问题，又可以在实现废水脱盐的基础上生成用于其他工艺的酸和碱，从绿色可持续的角度实现废水的回收利用；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。

本发明采用如下技术方案：一种基于太阳能有机朗肯循环处理废水的方法，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。

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；