多种工业废水及市政污水都同时含有碳、氮和硫系化合物.含氮化合物具有毒性和臭味，而且能够引起水体的富营养化.基于目前的生物处理技术，铵盐通常在好氧条件下被氧化为硝酸盐，然后硝酸盐在厌氧条件下通过反硝化作用被还原成氮气.自然界多种异养微生物都能够利用各种有机物作为碳源和能源进行反硝化作用.它们具有丰富的生物多样性，通常属于变形菌门中不同的属，例如：Rhodoferax、Dechloromonas和Sulfuritalea.
 

　　硫化物具有强烈的毒性和臭味，它的超标排放是目前面临的严峻的环境问题之一.它能够和细胞色素中的金属离子进行反应，进而抑制细胞的呼吸作用.此外，它还具有腐蚀性并产生很高的化学需氧量(chemical oxygen demand，COD).硫化物通常在产甲烷的过程中伴随产生，它也产生于多种工业加工过程，例如：石油化工、造纸、制革等.许多物理、化学和电化学方法已经用来处理气体和水中的硫化物，例如：沉淀法、气提、离子交换、电催化氧化、有机溶剂和化学氧化.其中，利用无色硫细菌的生物处理技术具有低成本、低能耗和产物无害等优势.因此，它是一种上日益关注的热门技术.Thiobacillus denitrificans被发现能够利用无机硫化合物作为能量来源，无机碳化合物作为碳源进行生长.左剑恶等在升流式生物膜反应器中，利用无色硫细菌处理废水中的硫化物，去除率为90%，单质硫转化率为100%.这类能够利用无机硫化合物的自养反硝化细菌具有较高的研究价值，因为它在反硝化过程中不需要再额外添加有机碳源并节约经济成本.相关技术目前已经得到广泛的应用，例如：市政污水、地表水和垃圾渗滤液的处理.
 

　　近年来，多单元联合生物技术快速发展并应用于处理含有碳、氮和硫系化合物的废水.此技术的过程原理为：厌氧发酵阶段硫酸盐还原所产生的硫化物及少量剩余COD在反硝化单元被来自硝化单元的硝酸盐氧化去除.在香港特别行政区，应用此技术已经成功建立了示范工程，主要进行沿海地区高硫酸盐生活污水的脱氮处理.脱氮单元中的活性污泥通常含有自养和异养反硝化细菌，其中有些物种能够利用含硫化合物还原硝化单元所产生的硝酸盐.除能以含硫化合物作为能源的自养反硝化细菌以外，一些异养细菌也被发现具有这样的功能.它们能够利用硫化物和硝酸盐进行呼吸作用，并产生单质硫和氮气作为反应产物.这种生物基单质硫具有亲水的特性，能够作为生产肥料和杀虫剂的原料，具有较高经济价值.