许多工业废水（如光伏、电子、稀土冶炼废水）和市政污泥消化液，经生化处理后，其出水COD极低，但总氮（主要为氨氮和硝酸盐）浓度高，碳氮比严重失调。厌氧氨氧化（Anammox）工艺可以在无碳源条件下去除氨氮和亚硝酸盐，但其会产生约占11%总氮的硝酸盐副产物，限制了总氮去除率的上限。硫自养反硝化（SAD）工艺可以在无碳源条件下，以单质硫或还原态硫为电子供体，将硝酸盐还原为氮气。将两者整合于一个反应器，由Anammox工艺完成主体脱氮任务，由SAD工艺对Anammox产生的硝酸盐进行“精处理”，从而可以在不投加任何有机碳源的条件下，将总氮去除率推向99%以上的极限。

  本研究构建了一个巧妙的一体化升流式耦合反应器。反应器下部填充厌氧氨氧化颗粒污泥，中部设有曝气或含亚硝酸盐废水的注入点，上部则铺设了一层硫磺-石灰石混合填料作为硫自养反硝化区。含氨氮和亚硝酸盐的废水从底部进入Anammox区，大部分被转化为氮气，产生少量硝酸盐。水流携带这些残余的硝酸盐继续上升，进入上部的SAD区。在此区域，附着在硫磺颗粒上的硫自养反硝化菌（如Thiobacillus）利用硫磺为电子供体，将硝酸盐高效还原为氮气，同时产生的少量硫酸根和H⁺被同区填充的石灰石所缓冲。这样，出水总氮浓度可稳定地降至5mg/L以下，总氮去除率超过95%，显著优于单独运行的Anammox工艺。

  连续运行数据表明，该耦合系统对进水C/N比无任何要求，完全自养。通过调节中部的亚硝酸盐投配比例，可以灵活地控制系统上部的硝酸盐负荷。微生物群落分析证实，Anammox菌（如Candidatus Kuenenia）和硫自养反硝化菌在各自的区域形成了稳定的优势群落。该一体化耦合系统，以极低的运行成本和简洁的流程，实现了低碳氮比工业废水总氮的极限脱除，是自养脱氮技术工程化应用的重要创新。

标签: