污水處理中的碳中和運(yùn)行是實現(xiàn)整個污水處理過程的能源自給自足的技術(shù)要求，是未來污水處理的核心內(nèi)容。
隨著污水產(chǎn)生和處理量的快速增長，剩余污泥產(chǎn)生量也隨之大幅增加。污泥作為一種潛在的能源載體物質(zhì)，需要徹底改變以污泥減量方式為主的現(xiàn)行觀念，而視其為碳中和運(yùn)行的原料。同時，我國所面臨的碳減排壓力越來越嚴(yán)峻，通過技術(shù)層面實現(xiàn)碳減排是十分必要的。
目前，世界污泥處理處置的主流技術(shù)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(wěn)定化、能源化的良好效果得到了國內(nèi)外的青睞，成為了目前國際上應(yīng)用最廣泛的污泥處理方法之一。
污泥高含固厭氧消化技術(shù)由于具有反應(yīng)器體積小、加熱能耗低、單位容積處理量高、單位容積產(chǎn)氣率較高等優(yōu)勢，在歐美日本等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。但是，該技術(shù)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(yīng)器中，有機(jī)碳源經(jīng)乙酸脫羧途徑產(chǎn)生的甲烷占其來源的72%左右。而CO2/H2產(chǎn)甲烷途徑?jīng)]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(jìn)行處理，會對出水水質(zhì)有顯著影響，從而引起水體的富營養(yǎng)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(yǎng)菌，碳源不足時，系統(tǒng)中會發(fā)生NO2-的積累現(xiàn)象，抑制包括反硝化菌在內(nèi)的多種微生物的活性。而且，NO2-氧化生成的NOX(NO2)是導(dǎo)致大氣酸沉降、臭氧、灰霾等一系列環(huán)境問題的重要根源，對環(huán)境有不利影響。因此需要通過外加碳源(如乙酸鈉等)促進(jìn)反硝化的順利進(jìn)行。
本發(fā)明具有以下優(yōu)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(tǒng)中氨氮濃度達(dá)到5000-7000 mg/L，促進(jìn)其從乙酸利用型產(chǎn)甲烷系統(tǒng)向氫利用型轉(zhuǎn)化，充分利用體系中產(chǎn)生的CO2和H2產(chǎn)甲烷，減少碳排放，節(jié)約有機(jī)碳源。
2.本方法在保持并提高甲烷產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，充分利用剩余短鏈脂肪酸實現(xiàn)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(xiàn)了碳源的充分利用，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，是一個綠色循環(huán)，低排放的工藝。
3.沼液回流后污泥厭氧消化系統(tǒng)pH穩(wěn)定在8-8.5，堿度在10000mg/L以上，系統(tǒng)穩(wěn)定，抗沖擊能力強(qiáng)。
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(chǎn)生的沼氣(CH4、CO2)對沼液中的氨氮進(jìn)行吹脫，吹脫后氣體(含NH3、CH4、CO2)用水或酸性溶液進(jìn)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(tǒng)產(chǎn)生的CH4，通過甲烷厭氧氧化反應(yīng)，對處理后的出水進(jìn)行深度脫氮，進(jìn)一步降低出水含氮量，提高污泥中碳源的綜合利用率。