本发明属于氨氮废水处理，具体涉及一种基于fe3o4@cf功能材料提高feammox脱氨效率的方法。
背景技术：
1、厌氧铁氨氧化(feammox)是一个新兴的生物脱氨过程，对废水生物脱氨技术的革新具有重要意义。理论上讲，feammox功能菌能够在厌氧和自养条件下直接氧化氨氮生成硝态氮、亚硝态氮以及氮气，并还原三价铁。相比于传统的硝化/反硝化，feammox有望节省曝气及有机基质的投加成本，从而减少能量损耗和碳排放；同时，feammox生物过程具有独特的酶促机制，可以大大降低温室气体n2o的产生，因此是一种更为清洁环保的生物技术。与厌氧氨氧化(anammox)技术相比，feammox也具有电子受体易得，对不利条件抵抗力良好等优点。此外，feammox还可以充当其他生物工艺的前处理单元，进一步优化脱氮框架。例如，feammox/反硝化工艺的耦合可以用来处理含铁氨氮废水，从而省去好氧硝化步骤的曝气需求；类似地，feammox也可以代替短程硝化作为anammox工艺的前置单元，将氨氮废水中的部分氨氮氧化为亚硝态氮，便于后者的稳定运行。
2、尽管feammox在废水脱氨领域具有良好的前景，其工程应用仍处于概念验证阶段。早期研究表明，微生物与铁源之间受限的电子传递速率是feammox的脱氨效率低下的主要原因之一。通过投加氧化还原活性的电子穿梭体，如aqds(蒽醌-2,6-二磺酸盐)、活性炭等已被证实能够介导功能菌与铁矿物间的胞外电子传递，从而改善脱氨性能。然而，feammox功能菌间潜在种间电子传递却少有研究。近年来，越来越多的分子水平研究表明，多菌feammox体系下电活性铁还原菌与氨氧化菌间的互营共生可能是氨氮转化的主要途径，这意味着通过促进种间电子传递也有望突破feammox的效率瓶颈。在厌氧消化系统中，电导性环境功能材料已被广泛证实可以介导产酸菌与产甲烷菌间的种间电子传递，从而提高产甲烷性能。但利用电导性功能材料强化feammox体系尚缺乏相关报道。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供一种基于fe3o4@cf功能材料提高feammox脱氨效率的方法，通过向传统feammox系统中引入fe3o4@cf功能材料，促进相关功能菌的富集与介导种间电子传递来提高feammox的脱氨效率，旨在为feammox工艺提供一种更为高效节能的技术储备。
2、本发明是通过以下技术方案实现的：
3、一种基于fe3o4@cf功能材料提高feammox脱氨效率的方法，包括以下步骤：
4、步骤1)采用水热法将前驱体溶液在改性碳毡上原位生成并负载纳米fe3o4，制备fe3o4@cf功能材料；
5、步骤2)向厌氧污泥中投加氨氮模拟废水以及步骤1)制得的fe3o4@cf功能材料，完成feammox污泥驯化；
6、步骤3)向驯化后的feammox污泥中投加步骤1)制得的fe3o4@cf功能材料，构建fe3o4@cf功能材料耦合feammox生物系统；再将待处理的氨氮废水采用序批式反应模式加入所述fe3o4@cf功能材料耦合feammox生物系统中进行反应，不间断运行系统，即可。
7、优选地，步骤1)所述改性碳毡的制备方法如下：
8、将石墨碳毡裁剪成小片，用丙酮洗涤干燥后，然后将碳毡浸没于稀硝酸溶液中，再将经处理的碳毡用去离子水与乙醇洗涤至洗涤水呈中性，干燥后备用。
9、优选地，步骤1)所述前驱体溶液的制备方法如下：
10、称取0.8855g的fecl3·6h2o溶解于30ml的去离子水中，加入0.5976g柠檬酸钠磁力搅拌均匀；加入0.1642g聚乙二醇，继续磁力搅拌均匀；缓慢滴加氨水调至ph＝9，即得。
11、优选地，步骤1)所述fe3o4@cf功能材料的具体制备方法如下：
12、将改性碳毡与前驱体溶液混合搅拌后全部移入反应釜内，放入鼓风干燥箱中在200℃下反应8h；反应结束将负载有纳米fe3o4的碳毡取出，用去离子水反复洗涤，放入真空干燥箱干燥，即得所述fe3o4@cf功能材料。
13、优选地，步骤2)所述feammox污泥驯化的具体步骤如下：
14、将氨氮浓度为20mg/l的模拟废水以及fe3o4@cf功能材料加入到厌氧污泥中进行驯化，其中，每升厌氧污泥加入0.4l模拟废水，每升模拟废水投加120mg fe3o4@cf功能材料；待模拟废水中的氨氮完全转化后，将模拟废水的氨氮浓度逐步提高至40mg/l，加入到厌氧污泥中继续进行污泥驯化，待出水质稳定后，完成污泥驯化。
15、优选地，步骤3)所述fe3o4@cf功能材料的投加量为0.6～2.4g/l。
16、优选地，所述投加量为1.2g/l。
17、优选地，步骤3)所述待处理的氨氮废水与所述驯化后的feammox污泥的体积比为3:1，所述待处理的氨氮废水中氨氮浓度≤40mg/l。
18、优选地，步骤3)所述不间断运行系统的具体步骤如下：
19、将加入了待处理的氨氮废水的fe3o4@cf功能材料耦合feammox生物系统放置于恒温振荡器进行混合反应，其中，控制转速为170r/min，控制温度为30℃，反应时间为84h。
20、本发明的有益效果如下：
21、(1)本发明提供的方法不需要复杂的反应要求与条件，仅加入少量易制备获取的fe3o4@cf功能材料即可促进feammox系统中氨氮的转化，废水中氨氮浓度为40mg/l以下时，向fe3o4@cf功能材料耦合feammox生物系统中加入fe3o4@cf功能材料，氨氮转化率可达95％以上。该过程无需曝气及额外有机碳源投加，降低了废水的处理成本。
22、(2)本发明依据多菌feammox体系下功能菌互营脱氨的原理，加入电导性良好的fe3o4@cf功能材料来促进电活性功能菌的富集，并通过介导功能菌间的种间电子传递来强化feammox系统脱氨性能。同时，功能材料中的纳米fe3o4可以作为feammox反应的额外电子受体，进一步促进氨氮转化；此外，用于负载fe3o4的碳毡可以为微生物提供附着载体，提高细菌细胞密度，增强系统对不利条件的抵抗力。本发明探究了强化feammox脱氨的新途径，对降低氨氮废水处理成本，以及feammox的工程应用具有较高的实际意义。
1.一种基于fe3o4@cf功能材料提高feammox脱氨效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于fe3o4@cf功能材料提高feammox脱氨效率的方法，其特征在于，步骤1)所述改性碳毡的制备方法如下：
3.根据权利要求1所述的一种基于fe3o4@cf功能材料提高feammox脱氨效率的方法，其特征在于，步骤1)所述前驱体溶液的制备方法如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于fe3o4@cf功能材料提高feammox脱氨效率的方法，其特征在于，步骤1)所述fe3o4@cf功能材料的具体制备方法如下：将改性碳毡与前驱体溶液混合搅拌后全部移入反应釜内，放入鼓风干燥箱中在200℃下反应8h；反应结束将负载有纳米fe3o4的碳毡取出，用去离子水反复洗涤，放入真空干燥箱干燥，即得所述fe3o4@cf功能材料。
5.根据权利要求1所述的一种基于fe3o4@cf功能材料提高feammox脱氨效率的方法，其特征在于，步骤2)所述feammox污泥驯化的具体步骤如下：
6.根据权利要求1所述的一种基于fe3o4@cf功能材料提高feammox脱氨效率的方法，其特征在于，步骤3)所述fe3o4@cf功能材料的投加量为0.6～2.4g/l。
7.根据权利要求6所述的一种基于fe3o4@cf功能材料提高feammox脱氨效率的方法，其特征在于，所述投加量为1.2g/l。
8.根据权利要求1所述的一种基于fe3o4@cf功能材料提高feammox脱氨效率的方法，其特征在于，步骤3)所述待处理的氨氮废水与所述驯化后的feammox污泥的体积比为3:1，所述待处理的氨氮废水中氨氮浓度≤40mg/l。
9.根据权利要求1所述的一种基于fe3o4@cf功能材料提高feammox脱氨效率的方法，其特征在于，步骤3)所述不间断运行系统的具体步骤如下：
