工业废水经生化处理后，其出水COD往往已降至较低水平，但总氮（主要为硝态氮）常常难以达标，形成典型的低C/N比废水。面对这种情况，传统工艺需投加乙酸钠、甲醇等异养反硝化碳源，不仅增加直接药剂成本，还带来碳源投加过量导致出水COD反弹的风险。硫自养反硝化技术，利用还原态硫（如单质硫S⁰、硫化物S²⁻、硫代硫酸盐S₂O₃²⁻）作为电子供体，将硝态氮（NO₃⁻-N）还原为氮气（N₂）的生物过程，为这一难题提供了一种无需有机碳源、产泥量低、脱氮效率高的革命性解决方案。

  该技术的核心是一类被称为硫自养反硝化菌（如Thiobacillus denitrificans）的化能自养微生物，它们以无机碳（CO₂或HCO₃⁻）为碳源，以硫化合物的氧化获取能量，以硝态氮为电子受体进行呼吸作用。其化学计量反应式清晰地展示了这一过程的物质转化：硫被氧化为硫酸盐，硝态氮被还原为氮气，同时消耗碱度。在实际应用中最常见的电子供体是单质硫磺颗粒。由于硫磺难溶于水，通常将其制成硫磺填料床，废水从中流过，微生物附着生长在硫磺颗粒表面，形成生物膜。硝态氮和少量营养物质从液相主体扩散进入生物膜内，反应产物则反向扩散出来。这种模式解决了水不溶性电子供体的供给问题，同时实现了长污泥龄，非常有利于自养菌的持留。

  工程应用硫自养反硝化，有几个关键点必须精准把控。首先是硫酸盐生成问题，根据反应计量式，每去除1g硝态氮，约产生7.54g硫酸根（SO₄²⁻）。若原水硫酸根本底值已高，或排放标准对硫酸盐有限值，则需要评估其可行性，或与其他工艺联合使用。其次是pH和碱度的控制，反应产酸，需补充碱度（通常用石灰石或碳酸氢钠），石灰石作为填料可与硫磺混合装填，起到同步提供碱度和调节pH的双重作用。这种混合填料（硫磺+石灰石）的硫自养反硝化系统，可以实现系统的pH自平衡，是应用最为广泛的构型。此外，当进水中带有溶解氧时，会优先与硫反应，造成硫的无效消耗，因此通常作为反硝化滤池设置在厌氧或缺氧段之后。为了应对日益严格的TN排放标准（<10mg/L甚至<5mg/L），硫自养反硝化常作为异养反硝化的后置深度脱氮保障单元，利用前置异养段去除大部分硝态氮和残留有机物，后置硫自养段则负责将尾水中几毫克升的硝态氮削峰至极限低值，二者相得益彰，共同构建了稳定可靠、经济高效的深度脱氮系统。

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