污水处理中的碳中和运行是实现整个污水处理过程的能源自给自足的技术要求，是未来污水处理的核心内容。
随着污水产生和处理量的快速增长，剩余污泥产生量也随之大幅增加。污泥作为一种潜在的能源载体物质，需要彻底改变以污泥减量方式为主的现行观念，而视其为碳中和运行的原料。同时，我国所面临的碳减排压力越来越严峻，通过技术层面实现碳减排是十分必要的。
目前，世界污泥处理处置的主流技术有厌氧消化、好氧堆肥、干化焚烧、土地利用等，厌氧消化以污泥稳定化、能源化的良好效果得到了国内外的青睐，成为了目前国际上应用最广泛的污泥处理方法之一。
污泥高含固厌氧消化技术由于具有反应器体积小、加热能耗低、单位容积处理量高、单位容积产气率较高等优势，在欧美日本等发达国家已经得到了广泛应用。但是，该技术路线中，污泥中的碳源并没有得到充分利用。在大部分的反应器中，有机碳源经乙酸脱羧途径产生的甲烷占其来源的72%左右。而CO2/H2产甲烷途径没有得到充分的利用。且高含固污泥厌氧消化沼液中的氨氮浓度较高，C/N 比低，如果将其直接回流到污水处理厂进行处理，会对出水水质有显著影响，从而引起水体的富营养化污染。
在中小型污水处理厂中，普遍存在反硝化脱氮处理过程中碳源不足的问题。由于大部分的反硝化微生物均为异养菌，碳源不足时，系统中会发生NO2-的积累现象，抑制包括反硝化菌在内的多种微生物的活性。而且，NO2-氧化生成的NOX(NO2)是导致大气酸沉降、臭氧、灰霾等一系列环境问题的重要根源，对环境有不利影响。因此需要通过外加碳源(如乙酸钠等)促进反硝化的顺利进行。
本发明具有以下优点：
1.利用污泥高含固厌氧消化后沼液氨氮浓度高的特点，通过沼液回流的方式使厌氧消化系统中氨氮浓度达到5000-7000 mg/L，促进其从乙酸利用型产甲烷系统向氢利用型转化，充分利用体系中产生的CO2和H2产甲烷，减少碳排放，节约有机碳源。
2.本方法在保持并提高甲烷产量的基础上，充分利用剩余短链脂肪酸实现脱氮，使A2/O，EBPR等脱氮除磷工艺不再需要外加碳源，有效解决反硝化过程中碳源不足的问题，实现了碳源的充分利用，具有较好的经济效益，是一个绿色循环，低排放的工艺。
3.沼液回流后污泥厌氧消化系统pH稳定在8-8.5，碱度在10000mg/L以上，系统稳定，抗冲击能力强。
4.由于沼液中氨氮浓度较高，本方法利用污泥厌氧消化过程中产生的沼气(CH4、CO2)对沼液中的氨氮进行吹脱，吹脱后气体(含NH3、CH4、CO2)用水或酸性溶液进行吸收，以氯化铵或硫酸铵的形式回收，降低了消化液中的氨氮浓度。
5.本方法利用系统产生的CH4，通过甲烷厌氧氧化反应，对处理后的出水进行深度脱氮，进一步降低出水含氮量，提高污泥中碳源的综合利用率。