氮污染是一个典型的全球环境问题，长期威胁着人类健康和水生态安全。传统基于异养反硝化的硝酸盐去除工艺强烈依赖于有机碳源，在实际工程中会产生高的工艺运行成本和二次污染风险。因此，如何在无额外碳源添加下实现高效生物反硝化是目前污水脱氮过程的关键技术瓶颈。
针对上述问题，由清华大学牵头，中国地质大学（北京）等单位参与的“十三五”水专项武进项目“重污染河流负荷削减及污染控制技术集成与示范”课题研发了基于无机矿物材料自养/异养协同硝酸盐去除技术。该技术利用矿物材料调控的反硝化过程，在低碳氮比条件下实现硝酸盐高效去除；首次阐释了自养菌与异养菌的协同共生关系，揭示了天然矿物调控的不同来源异养碳源与单质硫/硫铁矿协同体系的元素转化行为和微生物代谢机制。在此基础上，通过将电子供体、微生物活性物质、酸碱缓冲物质等进行集成构建合成材料（NSAD），以提升现有自养或异养反硝化效率（图1），并开展了一系列针对实际废水的规模化应用研究，形成了无机矿物材料的自养/异养协同硝酸盐去除关键技术，实现了无额外碳源添加（“0”碳）下的硝酸盐高效低耗去除。目前NSAD材料已实现3000吨的年产量。
