随着人类社会发展需求的日益增加,地球上的氮循环被越来越高的人工氮排放所破坏,NO₃^--N是氮循环过程中氮元素的最高价态,极易在水生态系统中发生积累,破坏生态平衡,因此开发新型高效低耗的脱氮工艺迫在眉睫。传统的异养反硝化工艺往往需要外加碳源,成本较高,而硫自养反硝化无需外加碳源,微生物产泥量低,能够有效的减轻污泥处理负担,且能够适应多种类型水体的处理,有着良好的应用前景。本课题首先进行了硫自养反硝化工艺不同形式电子供体（单质硫粉、热熔硫片、Na₂S₂O₃、Na₂S）和启动方式（SBR和连续式）的筛选,以确定后续实际废水处理工艺的最优启动方案。选取高硝氮高盐度的石墨生产废水作为后续处理的实际废水,进行石墨废水-硫自养反硝化工艺反应器的搭建,利用硫自养反硝化工艺去除经化学沉淀预处理后高盐度高硝氮的石墨生产废水,分析了工艺启动和运行阶段中反应器的运行情况,并利用高通量测序手段对系统内各阶段微生物菌群相对丰度和结构进行分析,最后采用宏基因组技术对不同阶段氮代谢过程、硫代谢过程中相关代谢通路、功能酶、功能基因和耐盐基因的相对丰度变化情况进行深度分析,本研究的出如下结论。（1）采用摇床-厌氧瓶实验探究以单质硫粉、热熔硫片、Na₂S₂O₃、Na₂S为电子供体时硫自养反硝化体系启动时间和脱氮效能。结果表明以单质硫粉为电子供体的系统率先表现出更好的硫自养反硝化性能,启动时间最短,效果稳定,NO₃^--N积累量降低且成本更为低廉。建立以单质硫粉为电子供体的SBR反应器和连续式反应器,结果表明连续式反应器有更短的启动时间和更高的脱氮效率。因此选择以单质硫粉为电子供体的连续式反应器作为后续实际废水处理的运行方式。（2）启动石墨生产废水-硫自养反硝化工艺连续运行125天,当进水中NO₃^--N浓度599.3±6.7 mg/L,盐度15 g/L,HRT 30 h,硫自养反硝化系统出水中NO₃^--N浓度为5.20 mg/L,NO₃^--N去除率为99.1%,硝酸盐去除效率为0.5 kg·N/（m³·d）,效果稳定。根据高通量测序结果,在门水平上,Proteobacteria相对丰度最高;在纲水平上,Betaproteobacteria相对丰度最高,在属水平上,Thiobacillus是这四个阶段中相对丰度最高的属且相对丰度与盐度和NO₃^--N的增长呈正相关。（3）根据宏基因组分析结果,氮代谢途径中主要的反硝化过程为以NO₃^--N还原、NO₂^--N还原、NO还原和N₂O还原为主的代谢路径。系统中随着盐度和NO₃^--N浓度的增长Thiobacillus中的反硝化功能基因、硫氧化功能基因和耐盐功能基因相对丰度总体均呈上升趋势,从而抵抗外部渗透压的变化并维持较高NO₃^--N去除效率,保证石墨废水-硫自养反硝化体系的高效运行。