CN110869323A - 操作废水处理系统的方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于操作废水处理系统的方法，其中废水处理系统包括至少一个电化学电池，该电化学电池包括具有相同催化剂组成的尺寸稳定的电极，电极被浸没在废水中并且被连接至电源，并且其中监控电源处的电压，并且当记录的电压增加预定的电压差时，反转电化学电池的极性。废水处理系统可以包括至少一个电化学电池，该至少一个电化学电池当活性电化学电池操作时保持非活性。当活性电池的所有电极都被消耗时，非活性电池可以被激活，如由活性电池的极性一旦已经被反转之后电源处的电压的另一次增加所指示的。
Description
技术领域
本发明涉及一种操作废水处理系统以增加系统的操作时间而无需更换电极的方法。
背景
由于人口增长和所产生的废水的增加的体积、更严格的废水质量法规、清洁水的增加的成本和水短缺、对保护清洁水源的意识以及更换老化的废水处理基础设施，对新型废水处理系统存在大量需求。工业特别地受更严格的排放标准和成本压力所迫，以在排放之前消除其顽固的废水污染物，并且采用现场水再利用和再循环系统来避免升高的水供应和流出物排放成本。要求的是不需要添加化学品并且不产生二次污染的成本有效的、可持续的水处理系统，所述水处理系统符合严格的水质标准并且具有最低的操作和维护要求。
工业废水可以包含有机化合物，其中许多是有毒的、持久性的并且抵抗常规的生物的和化学的废水处理。处理顽固的废水的优选的方法是通过非化学氧化技术，诸如电化学氧化，该非化学氧化技术可以使污染物矿化并降低废物的有机负荷和毒性。电化学氧化是可持续的、安全的并且具有高的处理效力，消除各种各样的污染物诸如持久性有机污染物、二噁英、氮物质(例如氨)、药物、病原体、微生物、大多数优先污染物和农药。在废水的电化学处理的领域中，存在两种主要的用于氧化废水中的污染物的方法。第一种方法是直接在阳极表面上直接电化学氧化有机污染物和/或无机污染物。第二种方法是通过原位生成化学氧化物质(诸如羟基、氯、氧或高氯酸根基团(perchlorate radical)或化合物诸如次氯酸盐、臭氧、或过氧化氢)间接电化学氧化有机污染物和/或无机污染物。这些化学氧化物质直接在阳极表面上生成并且随后氧化废水溶液中的污染物。
已经开发了多种电池配置用于废水的直接和间接电化学氧化，该电池配置包括由间隙(gap)或由膜分隔开的流通式平行板、堆叠式盘、同心圆筒、移动床电极和压滤机。电化学电池也已经被用于处理废水，所述电化学电池具有由膜分隔开的阳极和阴极以及两个流场板，其中一个流场板将废水进料至阳极。然而，所有这些电化学电池配置的共同点是相对短的电极寿命和由于需要更换所消耗的电极而导致的系统的增加的成本。
在采用电化学氧化用于处理废水的系统中，阳极催化剂可以是铂、氧化钌(RuOx)、氧化铱(IrOx)、金刚石、硼掺杂的金刚石等，并且如果阳极和阴极两者都被浸没在其中使它们暴露于待处理的废水的罐中，则阴极催化剂可以与阳极催化剂相同。在其他系统中，例如在具有其中阳极和阴极被膜分隔开并且流场板将废水进料至阳极的电化学电池的系统中，阴极催化剂可以不同于上文提到的阳极催化剂，例如阴极可以是Ni、不锈钢、Ti、NiCoLaOx等。
在采用电化学氧化用于处理废水的系统中，阳极不被物理地消耗，并且因此它是尺寸稳定的阳极(DSA)。这不同于其他水处理方法(例如，电凝聚、絮凝)，在其他水处理方法中阳极材料的离子从阳极释放并且因此电极在电池操作期间被物理地消耗。在这样的情况下，在一段时间之后，必须在消耗掉的电极所留下的空位置中安装新电极。这样的电极被称为“牺牲”电极。在这样的系统中，电极的极性可以被周期性地反转，以提供期望的阳极/阴极表面比率和电极上的均匀磨损，如例如在美国专利第9,540,258号中或在美国专利申请第2009/0008269号中所描述的。这例如通过使阴极在确定量的时间内发挥阳极的作用，并且然后在阳极/阴极表面比率被重新建立后使其再次切换回阴极来实现，如在美国专利第9,540,258号中所描述的。这导致阳极和阴极以基本相同的速度被物理地消耗。
在采用尺寸稳定的电极的水处理系统中，电极不会物理地损失任何材料，但是可以发生电极污染(fouling)，并且在这样的情况下，电极的偶尔清洁可以通过暂时/周期性的电池反转来完成。例如，美国专利申请第2002/0139689号描述了一种用于产生次氯酸钠的电解池，该电解池被用于水或污水处理，该电解池包括具有涂层的电极，该涂层包含氧化铱和铂族金属以及粘合剂、优选地氧化钛的混合物，由此在硬水中溶解的多价金属离子可以沉积在电极表面上并且可以干扰电化学反应。如在该现有技术文献中所描述的，反转所施加的电压的极性的技术用于延长电极的操作寿命，由此电解池在较低电流密度下的反转极性操作被用于清洁或去除沉淀在电极上的任何结垢物(scale)。
在另一个实例中，美国专利申请2014/0174942图示出了用于现场生成氧化剂诸如次氯酸盐的系统，该系统包括导电金刚石阳极和阴极，并且描述了电极的极性可以在短时间段内反转以帮助去除矿物质积累/结垢，用于再激活电极。该现有技术文献陈述了，使用包括导电氧化物诸如钌或铱的氧化物的尺寸稳定的电极的系统倾向于在反转极性下分解，导致电极过早崩解，这缩短了电极寿命和可靠性。该现有技术文献还陈述了如果以反转极性操作，不锈钢阴极易于氧化(生锈)。为了防止该情况，系统使用导电金刚石阳极和阴极，优选地包括导电金刚石、钨、石墨、不锈钢、锆或钛中的一种。
如在申请人的美国专利第9,440,866号中另外提到的，可以在不污染电池电极的情况下处理模型废水，因为由于作为副反应的水电解而在阳极侧上的氧析出(oxygenevolution)可以帮助保持电极没有任何有机物积累。然而，本领域中通常已知的是通过暂时的电池反转来进行电极的偶尔清洁。
在废水处理系统中使用的尺寸稳定的电极的情况下，例如对于涂覆有IrOx、RuOx、Pt、Pt黑、金刚石(例如硼掺杂的金刚石)等的电极，催化剂可以逐渐失去其活性性质，例如其电催化性质(它可以变得钝化)，并且当电极被完全钝化时，电极需要被更换，这可能是一个复杂且昂贵的过程。
因此，在废水处理工业中对增加使用尺寸稳定的电极的废水处理系统的连续操作时间而无需更换钝化的电极存在需求。
发明概述
本发明描述了一种用于处理废水的方法，包括以下步骤：
a.提供包括至少一个电化学电池的废水处理系统，该电化学电池包括具有相同催化剂组成的尺寸稳定的电极，该电极被浸没在废水中，
b.从电源向电化学电池提供动力(power)，
c.以预定的电流密度和预定的电压操作电化学电池，从而降解废水中的污染物，
d.监控电源处的电压，
e.当电源处的电压变得比预定的电压高预定的电压差时，反转电化学电池的极性，以及
f.继续以反转的极性操作电化学电池直到失活。
在目前描述的方法中，预定的电压差优选地在2伏至3伏之间。
在优选的实施方案中，该方法还包括以下步骤：在待处理的废水被输送到待处理的电化学电池之前过滤待处理的废水，以从废水中分离金属化合物。这防止在电化学电池操作期间这样的金属化合物沉积在电极上。
本方法的另一个实施方案包括以下步骤：
a.提供废水处理系统，该废水处理系统包括至少一个活性电化学电池和至少一个非活性电化学电池，每个活性电化学电池和非活性电化学电池包括具有相同催化剂组成的尺寸稳定的电极，所述电极被浸没在废水中，
b.从电源向活性电化学电池提供动力，
c.以预定的电流密度和预定的电压操作活性电化学电池，从而降解废水中的目标污染物，
d.监控电源处的电压，
e.当电源处的电压变得比预定的电压高预定的电压差时，反转电化学电池的极性，
f.在极性反转之后，继续监控电源处的电压，以及
g.当电源处的电压变得比预定的电压高预定的电压差时，激活至少一个非活性电池。
在该方法中，预定的电压差优选地在2伏至3伏之间。这样的方法还可以包括过滤待处理的废水以从废水中分离金属化合物的步骤。
本发明还涉及一种用于处理废水的系统，所述系统包括至少一个活性电化学电池，该活性电化学电池包括由间隙分隔开的且浸没在待处理的废水中的尺寸稳定的阳极和尺寸稳定的阴极；电源，其用于向电化学电池供应动力，使得电化学电池在预定的电流和预定的电压下操作，从而降解废水中的目标污染物；电压计，其用于监控电源处的电压；以及系统控制器，其用于当电源处的监控的电压变得比预定的电压高第一预定的电压差时，命令反转活性电化学电池的极性。预定的电压差优选地在2伏至3伏之间。
尺寸稳定的阳极包括阳极支撑件和沉积在阳极支撑件上的阳极催化剂层，并且尺寸稳定的阴极包括阴极支撑件和沉积在阴极支撑件上的阴极催化剂层，阳极催化剂层和阴极催化剂层具有相同的组成。阳极支撑件和/或阴极支撑件可以具有板或网状物的形状。阳极催化剂和阴极催化剂选自包括以下的组：钌氧化物(RuOx)、铱氧化物(IrOx)、钌铱氧化物(RuIrOx)、铱钽氧化物(IrTaOx)、钌钽氧化物(RuTaOx)、铱钌钛钽氧化物(IrRuTiTaOx)、铂、铂黑、金刚石和硼掺杂的金刚石。
阳极支撑件和阴极支撑件的材料选自包括以下的组：钛、镍、铈和钢。
在一些实施方案中，固体聚合物膜电解质介于阳极和阴极之间。
在优选的实施方案中，该系统还包括至少一个非活性电化学电池，该非活性电化学电池包括由间隙分隔开的、浸没在待处理的废水中的尺寸稳定的阳极和尺寸稳定的阴极，当电源处的监控的电压变得比预定的电压高优选地在2伏和3伏之间的预定的电压差时，非活性电化学电池由系统控制器激活。
在该实施方案中的非活性电化学电池可以具有与活性电化学电池相同的配置和材料。
在一些实施方案中，非活性电化学电池可以包括介于阳极和阴极之间的、占据它们之间的间隙的固体聚合物膜电解质。
附图简述
附图图示了本发明的具体的优选实施方案，但不应该被认为是以任何方式限制本发明的精神或范围。
图1图示了根据本发明的废水处理系统的示意图。
图2示出了图1中图示的系统的电化学电池的实施方案的示意图。
图3A和图3B图示了图1中图示的系统的电化学电池的另一个实施方案的示意图和分解图。
详述
某些术语被用于本说明书中并且意图根据下文提供的定义解释。另外，诸如“一(a)”和“包括(comprise)”的术语应被视为开放式的。此外，本文引用的所有美国专利出版物和其他参考文献意图通过引用以其整体并入。
本文中SPE代表固体聚合物电解质并且可以是任何合适的离子导电离聚物(阴离子的或阳离子的，有机形式或无机形式)，诸如
因此，SPE电化学电池是包括作为电解质的SPE的电池，向所述电池供应电能以实现期望的电化学反应(其中正电压被施加至电池的阳极)。
根据本发明的用于废水处理的示例性系统在图1中示意性地图示出。系统100包括浸没在反应器罐110中的多个电化学电池101、102、103、104、105和106，反应器罐110包含待处理的废水112。每个电化学电池包括阳极和阴极。系统中的一些电化学电池是活性的，例如电池101、102和103，并且它们的阳极131、133和135连接至DC电源120的正输出部(positive output)122，并且它们的阴极132、134和136连接至DC电源120的负输出部(negative output)124。电化学电池104、105和106在此阶段保持非活性，并且它们的阳极137、139和141以及阴极138、140和142与DC电源120断开。
待处理的废水112被供应到反应器罐110，使得电化学电池浸没在围绕阳极和阴极并占据阳极和阴极之间的间隙11、12、13、14、15和16的废水中。这样的间隙通常是小的，例如在2mm和4mm之间。在一些实施方案中，固体聚合物膜被放置在每个电池的阳极和阴极之间，如在图3A和图3B中进一步图示的。
由于电化学电池101、102和103与DC电源的连接，电化学反应在每个电化学电池的阳极和阴极处发生，导致废水的处理以获得清洁的经处理的水。这样的电化学反应对本领域技术人员是已知的。
例如，阳极处涉及的化学反应可以包括：
有机化合物R通过电子转移的直接电解：
R→P+e-
对于有机化合物R的矿化，通过从水和析出的氧的氧转移：
2H2O→O2+4H++4e-
对于羟基基团和氧基团，以及催化剂表面上O2析出的中间体：
H2O→OH*ads+H++e-
(h+)vac+H2O→(OH*)ads+H++e-
R+[OH*基团/O*物质/中间体]ads→矿化产物[CO2+盐，等]+nH++ne-
对于氨的氧化
4NH3+3O2→2N2+6H2O
NH3/NH4+OH*→N2+H2O+H++e-，并且
如果废水是碱性的，经由游离氯的去除
HOCl+2/3NH3→1/3N2+H2O+H++Cl-
NH3/NH4+HOCl/OCl-→N2+H2O+H++Cl-
对于无机氧化剂的形成，例如：
2HSO4 -→S2O8 2-+2H++2e-
对于氧化剂的原位生成，例如废水中的NaCl：
2Cl-→Cl2+2e-
HOCl→H++OCl-
对于H2S：
H2S→So+2H++2e-
并且如果废水是碱性的，可以经由电化学沉积采用pH控制设备来促进碱性分解。
对于金属离子[例如，过渡金属离子诸如铁、锰]：
经由羟基基团和氧的氧化
经由羟基基团的氧化，例如Mn+OH*→Mn-1+OH-
或者用氧气氧化，例如
2Fe2++1/2O2+5H2O→2Fe(OH)3↓+4H+
Mn2++1/2O2+H2O→MnO2↓+2H+
出于这样的目的，氧产生电催化剂可以期望地被并入到沉积在流体扩散层上的催化剂层中。此外，废水与催化剂层接触的停留时间可以增加以完全氧化。优选地，在废水被处理之前，可以在系统中使用过滤器以从废水中去除金属化合物。
对于催化分解：
H2O2→H2O+1/2O2
污染物特异性分解和氧化催化剂可以期望地被并入到阳极流体扩散层和阳极催化剂层中。这些可以在较低的电压、较高的流速和较低的能耗下提供污染物的分解和/或氧化。
对于氧化和/或分解成气体的污染物，可以在系统中使用一个或更多个脱气单元或方法来去除所得的产物气体。
同时，在阴极处，氢析出如下发生：
在图2中示意性地图示出了图1中所示的系统的一个电化学电池101。电化学电池101包括阳极131和阴极132，所述阳极131由阳极支撑件142和沉积在阳极支撑件上的阳极催化剂层144组成，所述阴极132由阴极支撑件146和沉积在阴极支撑件上的阴极催化剂层148组成。
本发明中的阳极催化剂层具有与阴极催化剂层相同的组成，这意味着催化剂组成被选择为使得催化剂既可以作为阳极又可以作为阴极工作。铂(Pt)、铂黑、钌氧化物(RuOx)、铱氧化物(IrOx)、钌铱氧化物(RuIrOx)、铱钽氧化物(IrTaOx)、钌钽氧化物(RuTaOx)、铱钌钛钽氧化物(IrRuTiTaOx)可以在本发明中用作阳极和阴极催化剂。在一些实施方案中，阳极和阴极是金刚石电极，例如硼掺杂的金刚石电极。
阳极催化剂和阴极催化剂分别是尺寸稳定的，并且在反应器罐中发生的电氧化过程期间不会被物理地消耗。
可以用于本发明的电化学电池的另一个实施方案在图3中图示出。电化学电池201包括阳极231和阴极232，所述阳极231由阳极支撑件242和沉积在阳极支撑件上的阳极催化剂层244组成，所述阴极232由阴极支撑件246和沉积在阴极支撑件上的阴极催化剂层248组成。电化学电池还包括呈膜250的形状的固体聚合物电解质(SPE)，其介于阳极和阴极之间，使得在阳极催化剂层244和膜250之间以及在阴极催化剂层248和膜250之间分别不存在间隙。
在图1至图3中图示的本系统的实施方案中，电极被浸没在被废水包围的开放式反应器罐中。在可选择的实施方案中，电极可以被放置在封闭的外壳中，待处理的废水通过入口被进料到该封闭的外壳中，并且在外壳的出口处收集清洁水。在可选择的实施方案中，废水可以被进料到外壳中，使得放置在外壳中的电极浸没在废水中，并且部分清洁的废水离开外壳并被进料回到外壳中，用于在所谓的流通式反应器设计中进一步处理。在本发明中公开的所有实施方案中，电极被浸没在待处理的废水中。这与现有技术中的一些电化学电池不同，在现有技术的一些电化学电池中废水通过紧邻阳极放置的流场板中的通道被进料到阳极催化剂中。
现在将解释根据本发明的图1中图示的水处理系统的操作。在操作期间，阳极催化剂能够进行用于处理罐中的废水的电氧化反应，并且可以随时间被催化地消耗，而阴极催化剂由于在阴极处发生的反应的性质而被催化地保护，并且不会被消耗。当阳极催化剂层被完全消耗时，由电压计160监控的电源处的电压记录了相对于正常操作电压2V至3V的增加。这表示至少一个活性电化学电池的阳极失效，并且与系统控制器170通信，系统控制器170命令反转活性电化学电池的极性，使得它们的阴极现在连接至正电荷并且作为阳极操作，而阳极连接至电源的负电荷并且作为阴极操作。该切换是可能的，因为每个电化学电池的阳极和阴极具有相同的催化剂，并且因为每个电化学电池中的阳极支撑件(例如142)在阳极催化剂消耗之后保持完整并且当电化学电池极性反转时可以起阴极的作用。
图3中图示的连接至DC电源220的电化学电池以相同的方式操作，当电压计260指示相对于正常操作电压2V至3V的增加时，系统控制器270反转电池极性。
该操作方法在增加电化学电池的操作时间而无需更换消耗的电极方面提供了真正的优势。取决于操作条件、被处理的废水的类型和被使用的电极的类型，该方法几乎可以使系统中电化学电池的寿命增加一倍。
例如，对于在0和14之间的pH、在50mA/cm2至400mA/cm2之间的电流密度和在20℃和80℃之间的温度下操作，具有阳极和电极之间的间隙在2mm至4mm之间或被SPE诸如Nafion115膜分隔开的电化学电池的系统，在根据常规操作方法操作的电化学电池的寿命在2个月至24个月之间的情况下，在根据本方法操作的系统中，每个电化学电池将在4个月至48个月之间操作，而无需更换任何电极。
本系统还包括一些电化学电池104、105和106，它们在系统的操作开始时保持非活性。操作系统的方法包括以下步骤：当电压计记录到在活性电池的极性一旦已经被反转之后在2V至3V之间的电压增加时，激活至少一个非活性电池，这指示来自活性电池组的至少一个电化学电池的两个电极的催化剂现在被催化地消耗(钝化)。
通过激活系统中一些先前的非活性电池，系统的连续操作时间可以进一步增加到超过正常操作时间的两倍。
在优选的实施方案中，待处理的废水不包含某些污染物，例如铁、镁或钙，这些污染物通常可能堵塞电极。在现有技术中，附着至电极表面的这样的污染物通过电化学电池的极性的周期性反转来去除，但是，如现有技术中所认识到的，对于某些催化剂，周期性电池反转可以损坏催化剂，使它们不起作用。在本方法的优选的实施方案中，在将废水供应到待处理的废水处理系统的反应器罐中之前，过滤这样的污染物。
在目前的废水处理中，每个电化学电池的阳极和阴极之间的间隙11、12、13、14、15和16可以相同或可以不同。此外，每个电化学电池的阳极支撑件和阴极支撑件可以是固体板或者可以是网状物，如例如在申请人的美国专利申请第62/279,631号中所公开的。用作阳极支撑件或阴极支撑件的固体板或网状物的材料选自包括以下的组：钛、镍、铈和钢。
与现有技术的解决方案相比，本发明的优点在于，当电压升高指示阳极催化剂被钝化时，切换电化学电池的极性，并且然后继续操作阴极作为电池的阳极，而不切换回到先前的操作模式。这不同于现有技术中操作具有尺寸稳定的电极的电化学电池的方法，现有技术中仅在短的时间段内周期性地反转电池的极性。
2017年7月12日提交的美国临时专利申请序列第62/531,539号的公开内容以其整体并入本文。
虽然已经示出和描述了本发明的特定的要素、实施方案和应用，但是当然将理解的是，本发明不限于此，因为本领域技术人员可以在不脱离本公开内容的精神和范围的情况下，特别是根据上述教导做出修改。这样的修改将被视为在所附的权利要求的权限和范围内。
Claims (18)
1.一种用于处理废水的方法，包括以下步骤：
a.提供废水处理系统，所述废水处理系统包括至少一个电化学电池，所述电化学电池包括具有相同催化剂组成的尺寸稳定的电极，所述电极被浸没在废水中，
b.从电源向所述电化学电池提供动力，
c.以预定的电流密度和预定的电压操作所述电化学电池，从而降解所述废水中的污染物，
d.监控所述电源处的电压，
e.当所述电源处的电压变得比所述预定的电压高预定的电压差时，反转所述电化学电池的极性，以及
f.继续以反转的极性操作所述电化学电池直到失活。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述预定的电压差在2伏至3伏之间。
3.如权利要求1所述的方法，还包括过滤待处理的所述废水以从所述废水中分离金属化合物的步骤。
4.一种用于处理废水的方法，包括以下步骤：
a.提供废水处理系统，所述废水处理系统包括至少一个活性电化学电池和至少一个非活性电化学电池，每个活性电化学电池和非活性电化学电池包括具有相同催化剂组成的尺寸稳定的电极，所述电极被浸没在废水中，
b.从电源向所述活性电化学电池提供动力，
c.以预定的电流密度和预定的电压操作所述活性电化学电池，从而降解所述废水中的目标污染物，
d.监控所述电源处的电压，
e.当所述电源处的电压变得比所述预定的电压高预定的电压差时，反转所述电化学电池的极性，
f.在反转电池极性之后，继续监控所述电源处的电压，以及
g.当所述电源处的电压变得比所述预定的电压高所述预定的电压差时，激活至少一个非活性电池。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述预定的电压差在2伏至3伏之间。
6.如权利要求4所述的方法，还包括过滤待处理的所述废水以从所述废水中分离金属化合物的步骤。
7.一种用于处理废水的系统，包括：至少一个活性电化学电池，所述活性电化学电池包括由间隙分隔开的且浸没在待处理的废水中的尺寸稳定的阳极和尺寸稳定的阴极；电源，其用于向所述电化学电池提供动力，使得所述电化学电池在预定的电流和预定的电压下操作，从而降解所述废水中的目标污染物；电压计，其用于监控所述电源处的电压；以及系统控制器，其用于当所述电源处的监控的电压变得比所述预定的电压高第一预定的电压差时，命令反转所述活性电化学电池的极性。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述预定的电压差在2伏至3伏之间。
9.如权利要求7所述的系统，其中所述尺寸稳定的阳极包括阳极支撑件和沉积在所述阳极支撑件上的阳极催化剂层，并且所述尺寸稳定的阴极包括阴极支撑件和沉积在所述阴极支撑件上的阴极催化剂层，所述阳极催化剂层和所述阴极催化剂层具有相同的组成。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述阳极支撑件和/或所述阴极支撑件具有板的形状。
11.如权利要求9所述的系统，其中所述阳极支撑件和/或所述阴极支撑件具有网状物的形状。
12.如权利要求9所述的系统，其中所述阳极催化剂和所述阴极催化剂选自包括以下的组：钌氧化物、铱氧化物、钌铱氧化物、铱钽氧化物、钌钽氧化物、铱钌钛钽氧化物、铂、铂黑、金刚石和硼掺杂的金刚石。
13.如权利要求9所述的系统，其中所述阳极支撑件和所述阴极支撑件的材料选自包括以下的组：钛、镍、铈和钢。
14.如权利要求7所述的系统，其中固体聚合物膜电解质介于所述阳极和所述阴极之间，占据所述阳极和所述阴极之间的间隙。
15.如权利要求7所述的系统，其中所述系统还包括至少一个非活性电化学电池，所述非活性电化学电池包括由间隙分隔开的、浸没在待处理的所述废水中的尺寸稳定的阳极和尺寸稳定的阴极，当所述电源处的监控的电压变得比所述预定的电压高所述预定的电压差时并且在所述活性电化学电池的极性一旦被反转之后，所述非活性电化学电池被所述系统控制器激活。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述预定的电压差在2伏至3伏之间。
17.如权利要求15所述的系统，其中所述非活性电化学电池具有与所述活性电化学电池相同的配置和材料。
18.如权利要求15所述的系统，其中固体聚合物膜电解质介于所述阳极和所述阴极之间，占据所述阳极和所述阴极之间的间隙。
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