多種工業(yè)廢水及市政污水都同時含有碳、氮和硫系化合物.含氮化合物具有毒性和臭味，而且能夠引起水體的富營養(yǎng)化.基于目前的生物處理技術，銨鹽通常在好氧條件下被氧化為硝酸鹽，然后硝酸鹽在厭氧條件下通過反硝化作用被還原成氮氣.自然界多種異養(yǎng)微生物都能夠利用各種有機物作為碳源和能源進行反硝化作用.它們具有豐富的生物多樣性，通常屬于變形菌門中不同的屬，例如：Rhodoferax、Dechloromonas和Sulfuritalea.
 

　　硫化物具有強烈的毒性和臭味，它的超標排放是目前面臨的嚴峻的環(huán)境問題之一.它能夠和細胞色素中的金屬離子進行反應，進而抑制細胞的呼吸作用.此外，它還具有腐蝕性并產(chǎn)生很高的化學需氧量(chemical oxygen demand，COD).硫化物通常在產(chǎn)甲烷的過程中伴隨產(chǎn)生，它也產(chǎn)生于多種工業(yè)加工過程，例如：石油化工、造紙、制革等.許多物理、化學和電化學方法已經(jīng)用來處理氣體和水中的硫化物，例如：沉淀法、氣提、離子交換、電催化氧化、有機溶劑和化學氧化.其中，利用無色硫細菌的生物處理技術具有低成本、低能耗和產(chǎn)物無害等優(yōu)勢.因此，它是一種上日益關注的熱門技術.Thiobacillus denitrificans被發(fā)現(xiàn)能夠利用無機硫化合物作為能量來源，無機碳化合物作為碳源進行生長.左劍惡等在升流式生物膜反應器中，利用無色硫細菌處理廢水中的硫化物，去除率為90%，單質硫轉化率為100%.這類能夠利用無機硫化合物的自養(yǎng)反硝化細菌具有較高的研究價值，因為它在反硝化過程中不需要再額外添加有機碳源并節(jié)約經(jīng)濟成本.相關技術目前已經(jīng)得到廣泛的應用，例如：市政污水、地表水和垃圾滲濾液的處理.
 

　　近年來，多單元聯(lián)合生物技術快速發(fā)展并應用于處理含有碳、氮和硫系化合物的廢水.此技術的過程原理為：厭氧發(fā)酵階段硫酸鹽還原所產(chǎn)生的硫化物及少量剩余COD在反硝化單元被來自硝化單元的硝酸鹽氧化去除.在香港特別行政區(qū)，應用此技術已經(jīng)成功建立了示范工程，主要進行沿海地區(qū)高硫酸鹽生活污水的脫氮處理.脫氮單元中的活性污泥通常含有自養(yǎng)和異養(yǎng)反硝化細菌，其中有些物種能夠利用含硫化合物還原硝化單元所產(chǎn)生的硝酸鹽.除能以含硫化合物作為能源的自養(yǎng)反硝化細菌以外，一些異養(yǎng)細菌也被發(fā)現(xiàn)具有這樣的功能.它們能夠利用硫化物和硝酸鹽進行呼吸作用，并產(chǎn)生單質硫和氮氣作為反應產(chǎn)物.這種生物基單質硫具有親水的特性，能夠作為生產(chǎn)肥料和殺蟲劑的原料，具有較高經(jīng)濟價值.