食品加工、炼油等工业废水中除氮素污染严重之外,同时也存在一定的硫化物污染,因此十分有必要探究实现氮素和硫化物的同步脱除工艺。厌氧氨氧化（Anammox）工艺被认为是迄今最经济的废水脱氮技术之一,然而该工艺需要以亚硝酸盐作为基质。基于以硫化物作为电子供体,硝酸盐作为电子受体的硫自养反硝化工艺（partial sulfide autotrophic denitrification,PSAD）,如果通过合理的参数调控,将反应产物控制在亚硝酸盐（NO2--N）和生物单质硫（S~0）阶段,不仅能够为厌氧氨氧化提供电子受体来源,还能将生物单质硫回收,实现同步脱氮除硫。据此,本研究首先探究了不同种泥对硫自养短程反硝化启动效果及污染物去除效果的影响。启动成功后,分别探究了不同S/N比、HRT和温度对反应过程的影响,以提高NO2--N和S~0的积累效果。除此之外,单质硫的回收也是一个值得注意的问题,本研究采用絮凝沉淀的方法分离废水中的生物单质硫。其次,本研究对不同单质硫源（生物单质硫和化学单质硫）对厌氧氨氧化协同反硝化脱氮性能的影响作用也进行了考察,以提高总氮（TN）去除率。最后,对硫自养短程反硝化进行工况优化之后,进行探究两段式硫自养短程反硝化耦合厌氧氨氧化组合工艺处理含硝酸盐和硫化物废水的效能,以期为实际工程应用提供部分理论的指导与参考。主要研究内容如下:（1）硫自养短程反硝化的启动本研究以硝酸盐（NO3--N）和硫化物(S2--S)作为进水基质,分别接种兰州市七里河污水处理厂好氧区污泥（S-o）、实验室长期培养运行的短程反硝化反应器内污泥(S-PD)、以及实验室长期培养运行的缺氧/好氧反应器内污泥(S-A/O),探究不同接种污泥对PSAD启动过程的影响。结果表明,PSAD在三个系统中均可以快速实现,特别是S-o系统在最短的22 d内完成了启动,NO3--N和S2--S的去除率分别达到85%和99%,亚硝积累率和单质硫生成率为89.12%和62.16%。S-PD系统在第29天,亚硝积累率增长至84.70%,单质硫生成率为67.52%。S-A/O系统在第26天时,反应器内亚硝积累率达到82.87%,单质硫积累率为69.24%。（2）探究不同因素对硫自养短程反硝化过程的影响及微生物群落分析成功启动PSAD过程后,探究S/N比、HRT和温度对硫自养短程反硝化的影响及微生物群落分析。结果表明:（1）在S/N比由0.71、0.83、0.91依次增至1.0、1.1、1.2的过程中,亚硝酸盐的积累率呈现逐渐增加后降低的趋势,S/N比为0.91时效果最好,而单质硫积累率随S/N比增大而增加,综合考虑最适S/N比为1.1,此时NO2--N和S~0的积累率分别为85.2%和73.5%。（2）控制HRT分别为6h、5h和4h时,亚硝积累率分别平均达到71.74%、91.61%和94.83%,在HRT为5h和4h时均能达到较好的亚硝积累效果,而在单质硫积累方面,HRT为5h时单质硫积累率平均可达79.6%,降低HRT为4h时,硫自养反硝化效果恶化,出水硫酸盐浓度升高,单质硫积累最低仅有20.83%。综合考虑HRT为5h可以同步实现充分的亚硝酸盐和单质硫积累。（3）控制温度为25℃和30℃下的平均单质硫积累率分别为77.1%和72.8%,都实现了较为稳定的目标产物的积累。研究表明一定范围内系统温度的变化对反应过程中硫化物去除和单质硫积累的效果影响较小,都能达到稳定且较好的效果。（4）对污泥样品进行高通量测序分析,Thiobacillus菌属是典型的自养反硝化菌属,属于Proteobacteria门,Thiobacillus是PSAD过程的主要贡献者,其高丰度（66.04%）是实现单质硫和亚硝酸盐积累的关键。以Thiobacillus菌属为主导,协同Arenimonas和Thauera等菌属的作用,保证了硫自养短程反硝化过程中脱氮除硫的高效作用。（3）生物单质硫的回收研究对硫自养短程反硝化出水中的生物单质硫进行分离提纯,以达到更高的单质硫回收利用率。在批次絮凝实验中,使用絮凝沉淀法分离出水中的生物单质S~0。以聚合氯化铝（PAC）为絮凝剂,批次试验探索了PAC用量和p H对生物单质S~0絮凝率（SFR）的影响和相互作用。以二维高斯函数为二次模型,得出最佳的PAC剂量为7.92 mg/L,p H为5.14,在最佳絮凝条件下,SFR达到94.03%。（4）不同单质硫源对厌氧氨氧化协同反硝化脱氮性能研究在R1系统中投加化学单质硫源,72～78d时通过硫自养反硝化途径去除的TN为16.71%,平均TN去除率达到96.12%;在R2系统投加生物单质硫源,平均S~0-SAD的TN去除率为96.91%。TN主要是通过厌氧氨氧化和单质硫型自养反硝化（A/S~0-SAD）这两条途径进行去除,A/S~0-SAD系统的TN去除率都随S~0-SAD途径的TN去除率增加而增加。R2生物单质硫型的反硝化脱氮速率（2.45 mg NO3--N/（L·d））大于R1化学单质硫型的反硝化速率（1.78 mg NO3--N/（L·d））。这是由于生物反应生成的单质硫颗粒的形成是由单质硫、生物质和生物聚合物组成的复杂聚集体,此结构使其对微生物的生物利用度增大,进而增大反应速率;而以化学单质硫作为硫自养反硝化的电子供体时,其极低的水溶解度严重影响了单质硫从固相向液相转移的过程,进而限制了单质硫参与反应的程度,导致达到稳定去除效果时的运行周期时长增大。（5）硫自养短程反硝化-耦合厌氧氨氧化组合工艺将硫自养短程反硝化SBR反应器和厌氧氨氧化ASBR反应器进行组合,研究耦合工艺处理含硝酸盐含硫化物废水的可行性及稳定性。将前段SBR反应器的出水作为后端ASBR反应器的进水,试验结果表明:耦合运行前期（1-25天）,总氮（TN）去除率上升,平均TN去除率为85.6%,接近理论最大TN去除率89%,运行后期系统TN去除率逐渐提高,最终稳定在93.8%,这可能归因于前段出水中的S~0对厌氧氨氧化过程产物硝酸盐的去除,表明PSAD与厌氧氨氧化耦合运行不仅可以避免高硫化物浓度对厌氧氨氧化菌的抑制,而且可以提高TN的去除效率。