本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种不同季节中利用生化单元模式切换进行污水脱氮除磷的系统及方法。
背景技术：
“十三五”期间，我国大部分污水处理厂面临提标升级的问题。中国南方一些地区城市污水的有机污染物浓度偏低，而氮、磷浓度相对较高，氮磷过量可造成水体富营养化。由于碳源不足而限制了营养盐去除效率的提高，针对城市污水处理厂进水有机物比例偏低的问题，合理的利用进水碳源就显得尤为重要。
在污水生物脱氮除磷过程中，温度和碳源是两个十分重要的因素。低温限制了硝化菌、反硝化菌、聚磷菌的活性，从而影响了生化系统对污染物的降解效果；有机碳源为反硝化和释磷过程提供了必需的能源，碳源不足将直接影响脱氮除磷的效果。污水处理厂在实际运行中，可通过调节工艺参数或改良现有工艺，来改善低温和碳源不足工况下的生化处理效果。
根据实验结果显示：为达到最佳脱氮除磷效果，冬季宜采用倒置a2/o工艺，春季宜选用改良型a2/o工艺，夏季宜选用预缺氧+倒置a2/o工艺，秋季宜采用低氧/常氧交替的预缺氧+倒置a2/o工艺，在不同的季节选择对应的工艺可以有效的去除污染物、脱氮除磷，达到排放标准。为了实现最佳处理效果，一座污水处理厂若建立多套生化系统，一次性投资巨大，运行维护困难，能耗高；若仅建立一套单一的生化系统，在四季交替的时候不能保证最佳的处理效果，无法使系统出水的氮磷指标满足水体排放标准。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种不同季节中利用生化单元模式切换进行污水脱氮除磷的系统及方法。
本发明的系统所采用的技术方案是：一种根据季节进行生化单元切换的污水脱氮除磷系统，其特征在于：包括预处理子系统、预缺氧池、第一生化池、第二生化池、第三生化池、第四生化池、好氧池、二沉池；
所述预处理子系统通过导管分别与所述预缺氧池、第一生化池、第三生化池连接，其中预处理子系统与预缺氧池之间连接的导管上设置有阀门a和阀门b，预处理子系统与第一生化池之间连接的导管上设置有阀门a、阀门d和阀门f，预处理子系统与第三生化池之间连接的导管上设置有阀门a、阀门e和阀门j；
所述预缺氧池通过导管与所述第一生化池连接，连接管道上设置有阀门c和阀门f；
所述第一生化池通过导管分别与所述第二生化池、第三生化池连接；第一生化池与第二生化池之间连接的导管上设置有阀门i，第一生化池与第三生化池之间连接的导管上设置有阀门g和阀门j；
所述第二生化池通过导管与所述第三生化池连接，连接管道上设置有阀门h和阀门j；
所述第三生化池通过导管分别与所述第四生化池、好氧池连接；第三生化池与第四生化池之间连接的导管上设置有阀门m，第三生化池与好氧池之间连接的导管上设置有阀门k；
所述好氧池通过导管与所述二沉池连接；
所述二沉池分别通过回流管道与所述预缺氧池、第一生化池连接，连接管道上分别设置有阀门p、阀门o；所述好氧池通过回流管道与所述第三生化池连接，连接管道上设置有阀门n。
本发明的方法所采用的方法是：一种根据季节进行生化单元切换的污水脱氮除磷方法，其特征在于：冬季采用倒置a2/o工艺，春季采用改良型a2/o工艺，夏季采用预缺氧+倒置a2/o工艺，秋季采用低氧/常氧交替的预缺氧+倒置a2/o工艺；
所述倒置a2/o工艺，具体实现包括以下步骤：
步骤a1：开启阀门a、阀门d、阀门f、阀门e、阀门i、阀门j，关闭其余阀门；此时第一生化池与第二生化池已连通，并组合作为缺氧池、第三生化池单独作为厌氧池；经预处理子系统预处理后的水分别送入第一生化池、第三生化池；进水在第一生化池、第二生化池内发生反硝化作用，硝化产生的亚硝酸盐和硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还原成氮气，从而实现了脱氮；
步骤a2：开启阀门h，第二生化池内污水进入第三生化池内，此时第三生化池作为厌氧池，聚磷菌在厌氧池释磷；
步骤a3：开启阀门k，第三生化池内污水进入好氧池，聚磷菌在厌氧池释磷后，直接进入好氧池，在好氧池内发生聚磷反应和硝化作用，污染物被降解后泥水混合物自流进入二沉池；
步骤a4：开启阀门o，二沉池内硝化液和污泥回流至第一生化池内；
所述改良型a2/o工艺，具体实现包括以下步骤：
步骤b1：开启阀门a、阀门b、阀门d、阀门f、阀门e、阀门j，关闭其余阀门，经预处理子系统预处理后的水分别送入预缺氧池、第一生化池、第三生化池，此时第一生化池单独作为厌氧池；污水在预缺氧池内发生反硝化作用，脱除总氮；
步骤b2：开启阀门c，预缺氧池内的污水送入第一生化池，通过聚磷菌的作用，利用进水自身碳源，实现磷的释放；
步骤b3：开启阀门g，第一生化池内污水送入第三生化池；开启阀门m，连通第三生化池、第四生化池；此时第三生化池、第四生化池组合作为缺氧池，污水在第三生化池、第四生化池内继续发生反硝化作用，硝化产生的亚硝酸盐和硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还原成氮气，从而实现了脱氮；
步骤b4：开启阀门l，第四生化池内污水进入好氧池，在好氧池内发生聚磷反应和硝化作用，污染物被降解后泥水混合物自流进入二沉池；
步骤b5：开启阀门p、阀门n，二沉池内污泥回流至预缺氧池内，好氧池内硝化液回流至第三生化池内；
所述预缺氧+倒置a2/o工艺，具体实现包括以下步骤：
步骤c1：开启阀门a、阀门b、阀门d、阀门f、阀门e、阀门i、阀门j，关闭其余阀门，经预处理子系统预处理后的水分别送入预缺氧池、第一生化池、第三生化池，此时第一生化池与第二生化池已连通，并组合作为缺氧池、第三生化池单独作为厌氧池；污水在预缺氧池内发生反硝化作用，脱除总氮；
步骤c2：开启阀门c，预缺氧池内污水送入第一生化池、第二生化池内，污水在第一生化池、第二生化池内继续发生反硝化作用，硝化产生的亚硝酸盐和硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还原成氮气，从而实现了脱氮；
步骤c3：开启阀门h，第二生化池内污水送入第三生化池；此时第三生化池单独作为厌氧池，污水通过聚磷菌的作用，利用进水自身碳源，实现磷的释放；
步骤c4：开启阀门k，第三生化池内污水进入好氧池，在好氧池内发生聚磷反应和硝化作用，污染物被降解后泥水混合物自流进入二沉池；
步骤c5：开启阀门p，二沉池内硝化液和污泥回流至预缺氧池内；
所述低氧/常氧交替的预缺氧+倒置a2/o工艺，具体实现包括以下步骤：
步骤d1：开启阀门a、阀门b、阀门d、阀门f、阀门e、阀门i、阀门j，关闭其余阀门，经预处理子系统预处理后的水分别送入预缺氧池、第一生化池、第三生化池，此时第一生化池与第二生化池已连通，并组合作为缺氧池、第三生化池单独作为厌氧池；
污水进入预缺氧池，此时采用低氧/常氧交替的方式控制调整预缺氧池内do浓度；
步骤d2：开启阀门c，预缺氧池内污水送入第一生化池、第二生化池内，在第一生化池、第二生化池内继续发生反硝化作用，硝化产生的亚硝酸盐和硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还原成氮气，从而实现了脱氮；
步骤d3：开启阀门h，第二生化池内污水送入第三生化池；此时第三生化池作为厌氧池，污水通过聚磷菌的作用，利用进水自身碳源，实现磷的释放；
步骤d4：开启阀门k，第三生化池内污水进入好氧池，在好氧池内发生聚磷反应和硝化作用，污染物被降解后泥水混合物自流进入二沉池；
步骤d5：开启阀门p，二沉池内硝化液和污泥回流至预缺氧池内。
本发明方法具有如下的特点和有益效果：
本发明实现了建立一套生化系统，根据季节变化来自由切换为四种不同生化单元模式的工艺，通过阀门的启闭来进行管道的切换，从而实现不同池体的转换；通过调节溶解氧(do)浓度、改变进水流向及污泥流向等手段，以强化硝化反硝化作用、释磷及聚磷作用，可有效去除总氮和总磷，系统出水水质稳定，工艺操作简单、自动化程度高、运行能耗较低，可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级a标准排放。
附图说明
图1：本发明实施例的系统结构图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
请见图1，本发明提供的一种根据季节进行生化单元切换的污水脱氮除磷系统，包括预处理子系统、预缺氧池、第一生化池、第二生化池、第三生化池、第四生化池、好氧池、二沉池；
预处理子系统通过导管分别与预缺氧池、第一生化池、第三生化池连接，其中预处理子系统与预缺氧池之间连接的导管上设置有阀门a和阀门b，预处理子系统与第一生化池之间连接的导管上设置有阀门a、阀门d和阀门f，预处理子系统与第三生化池之间连接的导管上设置有阀门a、阀门e和阀门j；预缺氧池通过导管与第一生化池连接，连接管道上设置有阀门c和阀门f；第一生化池通过导管分别与第二生化池、第三生化池连接；第一生化池与第二生化池之间连接的导管上设置有阀门i，第一生化池与第三生化池之间连接的导管上设置有阀门g和阀门j；第二生化池通过导管与第三生化池连接，连接管道上设置有阀门h和阀门j；第三生化池通过导管分别与第四生化池、好氧池连接；第三生化池与第四生化池之间连接的导管上设置有阀门m，第三生化池与好氧池之间连接的导管上设置有阀门k；好氧池通过导管与二沉池连接；二沉池分别通过回流管道与预缺氧池、第一生化池连接，连接管道上分别设置有阀门p、阀门o；好氧池通过回流管道与第三生化池连接，连接管道上设置有阀门n。
本实施例的预缺氧池内设置有曝气装置，采用罗茨风机通过池底安装曝气盘进行曝气供氧，以实现预缺氧池内低氧/常氧工况的交替；好氧池内设置有曝气装置，采用罗茨风机通过池底安装曝气盘进行曝气供氧。
本实施例的预缺氧池、第一生化池、第二生化池、第三生化池、第四生化池内均设置有潜水搅拌器；潜水搅拌器采用低速推进器，运行时叶轮转速设置为：36r/min～56r/min。
本发明提供的一种根据季节进行生化单元切换的污水脱氮除磷方法，冬季采用倒置a2/o工艺，春季采用改良型a2/o工艺，夏季采用预缺氧+倒置a2/o工艺，秋季采用低氧/常氧交替的预缺氧+倒置a2/o工艺；
倒置a2/o工艺(冬季最佳)，具体实现包括以下步骤：
步骤a1：开启阀门a、阀门d、阀门f、阀门e、阀门i、阀门j，关闭其余阀门，经预处理子系统预处理后的水分别送入第一生化池、第三生化池；进水比例为4:6，以分配反硝化和释磷作用所需要的碳源，此时第一生化池与第二生化池已连通，并组合作为缺氧池、第三生化池单独作为厌氧池，第一生化池、第二生化池内的潜水搅拌器均开启，转速均设置为50r/min，第一生化池、第二生化池的组合池体水力停留时间为4h；进水在第一生化池、第二生化池内发生反硝化作用，硝化产生的亚硝酸盐和硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还原成氮气，从而实现了脱氮；
步骤a2：开启阀门h，第二生化池内污水进入第三生化池内，此时第三生化池作为厌氧池，第三生化池内水力停留时间为1.5h，池内潜水搅拌器关闭，聚磷菌在厌氧池释磷；
步骤a3：开启阀门k，第三生化池内污水进入好氧池，聚磷菌在厌氧池释磷后，直接进入好氧池，在好氧池内发生聚磷反应和硝化作用，污染物被降解后泥水混合物自流进入二沉池；
步骤a4：开启阀门o，二沉池内硝化液和污泥回流至第一生化池内，回流比为150％；所有参与回流的污泥全部经历完整的释磷、吸磷过程，在除磷方面具有“群体效应”优势。
改良型a2/o工艺(春季最佳)，具体实现包括以下步骤：
步骤b1：开启阀门a、阀门b、阀门d、阀门f、阀门e、阀门j，关闭其余阀门，经预处理子系统预处理后的水分别送入预缺氧池、第一生化池、第三生化池，进水比例为4:3:3，以分配反硝化和释磷作用所需要的碳源；此时第一生化池单独作为厌氧池；预缺氧池内的潜水搅拌器开启，转速设置为45r/min，污水在预缺氧池内发生反硝化作用，脱除总氮；
步骤b2：开启阀门c，预缺氧池内的污水送入第一生化池，水力停留时间为1.5h，池内潜水搅拌器关闭；通过聚磷菌的作用，利用进水自身碳源，实现磷的释放；
步骤b3：开启阀门g，第一生化池内污水送入第三生化池；开启阀门m，连通第三生化池、第四生化池；此时第三生化池、第四生化池组合作为缺氧池，第三生化池、第四生化池的潜水搅拌器均开启，转速设置为45r/min，第三生化池、第四生化池的组合池体水力停留时间为4h，污水在第三生化池、第四生化池内继续发生反硝化作用，硝化产生的亚硝酸盐和硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还原成氮气，从而实现了脱氮；
步骤b4：开启阀门l，第四生化池内污水进入好氧池，在好氧池内发生聚磷反应和硝化作用，污染物被降解后泥水混合物自流进入二沉池；
步骤b5：开启阀门p、阀门n，二沉池内污泥回流至预缺氧池内，回流比为75％；好氧池内硝化液回流至第三生化池内，回流比为200％。
预缺氧+倒置a2/o工艺(夏季最佳)，具体实现包括以下步骤：
步骤c1：开启阀门a、阀门b、阀门d、阀门f、阀门e、阀门i、阀门j，关闭其余阀门，经预处理子系统预处理后的水分别送入预缺氧池、第一生化池、第三生化池，进水比例为4:3:3，以分配反硝化和释磷作用所需要的碳源；此时第一生化池与第二生化池已连通，并组合作为缺氧池、第三生化池单独作为厌氧池；预缺氧池内的潜水搅拌器开启，转速设置为40r/min，污水在预缺氧池内发生反硝化作用，脱除总氮；
步骤c2：开启阀门c，预缺氧池内污水送入第一生化池、第二生化池内，第一生化池、第二生化池的潜水搅拌器均开启，转速设置为40r/min，第一生化池、第二生化池的组合池体水力停留时间为4h，污水在第一生化池、第二生化池内继续发生反硝化作用，硝化产生的亚硝酸盐和硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还原成氮气，从而实现了脱氮；
步骤c3：开启阀门h，第二生化池内污水送入第三生化池；此时第三生化池单独作为厌氧池，水力停留时间为1.5h，池内潜水搅拌器关闭,污水通过聚磷菌的作用，利用进水自身碳源，实现磷的释放；
步骤c4：开启阀门k，第三生化池内污水进入好氧池，在好氧池内发生聚磷反应和硝化作用，污染物被降解后泥水混合物自流进入二沉池；
步骤c5：开启阀门p，二沉池内硝化液和污泥回流至预缺氧池内；回流比取值150％；所有参与回流的污泥全部经历完整的释磷、吸磷过程，在除磷方面具有“群体效应”优势。
低氧/常氧交替的预缺氧+倒置a2/o工艺(秋季最佳)，具体实现包括以下步骤：
步骤d1：开启阀门a、阀门b、阀门d、阀门f、阀门e、阀门i、阀门j，关闭其余阀门，经预处理子系统预处理后的水分别送入预缺氧池、第一生化池、第三生化池，进水比例为4:3:3，以分配反硝化和释磷作用所需要的碳源；此时第一生化池与第二生化池已连通，并组合作为缺氧池、第三生化池单独作为厌氧池；
污水进入预缺氧池，此时采用低氧/常氧交替的方式控制调整预缺氧池内do浓度；当采用常氧工况时，关闭预缺氧池内设置的潜水搅拌器，开启预缺氧池内曝气盘，调整do到1.5～2.5mg/l；当采用低氧工况时，关闭预缺氧池内曝气盘，开启预缺氧池内设置的潜水搅拌器，转速设置为40r/min，调整do到0.3～0.6mg/l；通过这种低氧/常氧交替的方式来实现污水的短程硝化反硝化，低氧和常氧交替的周期为1～2周，通过此种运行方式对于来水较少的碳源工况下可达到更高的脱氮效率；
步骤d2：开启阀门c，预缺氧池内污水送入第一生化池、第二生化池内，第一生化池、第二生化池的潜水搅拌器均开启，转速均设置为40r/min，第一生化池、第二生化池的组合池体水力停留时间为4h，在第一生化池、第二生化池内继续发生反硝化作用，硝化产生的亚硝酸盐和硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还原成氮气，从而实现了脱氮；
步骤d3：开启阀门h，第二生化池内污水送入第三生化池；此时第三生化池作为厌氧池，水力停留时间为1.5h，池内潜水搅拌器关闭,污水通过聚磷菌的作用，利用进水自身碳源，实现磷的释放；
步骤d4：开启阀门k，第三生化池内污水进入好氧池，在好氧池内发生聚磷反应和硝化作用，污染物被降解后泥水混合物自流进入二沉池；
步骤d5：开启阀门p，二沉池内硝化液和污泥回流至预缺氧池内，回流比取值150％；所有参与回流的污泥全部经历完整的释磷、吸磷过程,在除磷方面具有“群体效应”优势。
本实施例中，当第一生化池、第三生化池以厌氧池形式运行时，do浓度控制在0.2mg/l以下；当第一生化池和第二生化池组合、第三生化池和第四生化池组合以缺氧池形式运行时，do浓度控制在0.3～0.6mg/l；好氧池内，do浓度控制在1.5～2.5mg/l。
本实施例的所有阀门均能实现自动控制。
本发明采用了“强化脱氮+强化除磷”的污水处理技术，并且根据四季变化，通过管阀和池体的转换实现了四种不同生化模式的运行切换，以达到最佳脱氮除磷的效果。
污水经预处理后流入生化系统，通过厌氧池，在聚磷菌作用下进行磷的释放，然后进入好氧区后，聚磷菌即可将积贮的phb好氧分解，释放出的大量能量可供聚磷菌生长繁殖。当环境中有溶解磷存在时，一部分能量可供聚磷菌主动吸收磷酸盐，并以聚磷的形式积贮在体内。此时对磷的积累作用超过微生物正常生长所需的磷量，可见微生物在好氧条件下吸收的磷大大超过了在厌氧条件下释放的磷。由于系统经常排放剩余污泥，被细菌过量摄取的磷也将随之排出系统，因而可获得较好的除磷效果。
与此同时，污水在好氧池内获取充足的溶解氧，发生硝化反应，水中氨氮在亚硝酸菌的作用下被氧化成亚硝酸盐,然后在硝酸菌的作用下进一步氧化成硝酸盐。好氧池内硝化液回流至缺氧池，在溶解氧为0.5mg/l左右的条件下，利用进水自身的碳源，发生反硝化反应，使硝化产生的亚硝酸盐和硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还原成氮气，从而实现总氮的去除。
实际运行中，上述脱氮除磷过程的效果受温度和碳源两个因素控制。为了在不同的季节和不同的进水cod浓度工况下，都能获得最佳的脱氮除磷效果，本发明实现了仅建立一套生化系统，通过管阀和池体的转换实现了四种不同生化模式的运行切换，实现了每个季节里都能以最佳的处理效果来运行对应的生化模式。同时，每个系统均采用多点进水，通过对进水碳源的合理分配，解决常规处理中对总氮和总磷难以达标去除的难题。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。