污水處理中的碳中和運行是實現整個污水處理過程的能源自給自足的技術要求，是未來污水處理的核心內容。

隨著污水產生和處理量的快速增長，剩余污泥產生量也隨之大幅增加。污泥作為一種潛在的能源載體物質，需要徹底改變以污泥減量方式為主的現行觀念，而視其為碳中和運行的原料。同時，我國所面臨的碳減排壓力越來越嚴峻，通過技術層面實現碳減排是十分必要的。

目前，世界污泥處理處置的主流技術有厭氧消化、好氧堆肥、干化焚燒、土地利用等，厭氧消化以污泥穩定化、能源化的良好效果得到了國內外的青睞，成為了目前國際上應用最廣泛的污泥處理方法之一。

污泥高含固厭氧消化技術由于具有反應器體積小、加熱能耗低、單位容積處理量高、單位容積產氣率較高等優勢，在歐美日本等發達國家已經得到了廣泛應用。但是，該技術路線中，污泥中的碳源并沒有得到充分利用。在大部分的反應器中，有機碳源經乙酸脫羧途徑產生的甲烷占其來源的72%左右。而CO2/H2產甲烷途徑沒有得到充分的利用。且高含固污泥厭氧消化沼液中的氨氮濃度較高，C/N 比低，如果將其直接回流到污水處理廠進行處理，會對出水水質有顯著影響，從而引起水體的富營養化污染。

在中小型污水處理廠中，普遍存在反硝化脫氮處理過程中碳源不足的問題。由于大部分的反硝化微生物均為異養菌，碳源不足時，系統中會發生NO2-的積累現象，抑制包括反硝化菌在內的多種微生物的活性。而且，NO2-氧化生成的NOX(NO2)是導致大氣酸沉降、臭氧、灰霾等一系列環境問題的重要根源，對環境有不利影響。因此需要通過外加碳源(如乙酸鈉等)促進反硝化的順利進行。

本發明具有以下優點：

1.利用污泥高含固厭氧消化后沼液氨氮濃度高的特點，通過沼液回流的方式使厭氧消化系統中氨氮濃度達到5000-7000 mg/L，促進其從乙酸利用型產甲烷系統向氫利用型轉化，充分利用體系中產生的CO2和H2產甲烷，減少碳排放，節約有機碳源。

2.本方法在保持并提高甲烷產量的基礎上，充分利用剩余短鏈脂肪酸實現脫氮，使A2/O，EBPR等脫氮除磷工藝不再需要外加碳源，有效解決反硝化過程中碳源不足的問題，實現了碳源的充分利用，具有較好的經濟效益，是一個綠色循環，低排放的工藝。

3.沼液回流后污泥厭氧消化系統pH穩定在8-8.5，堿度在10000mg/L以上，系統穩定，抗沖擊能力強。

4.由于沼液中氨氮濃度較高，本方法利用污泥厭氧消化過程中產生的沼氣(CH4、CO2)對沼液中的氨氮進行吹脫，吹脫后氣體(含NH3、CH4、CO2)用水或酸性溶液進行吸收，以氯化銨或硫酸銨的形式回收，降低了消化液中的氨氮濃度。

5.本方法利用系統產生的CH4，通過甲烷厭氧氧化反應，對處理后的出水進行深度脫氮，進一步降低出水含氮量，提高污泥中碳源的綜合利用率。