褐铁矿矿石首选破碎筛分获得所需要的粒径，在氢气或一氧化碳气氛下高温还原制备出组要有纳米铁组成、具多孔结构特性的毫米粒径的颗粒材料，该颗粒材料中的纳米铁缓慢释放新生态氢原子和氢气，化学还原硝酸盐。同时，该颗粒材料具有较高的空隙率，颗粒材料内部和外表面材料附着丰富的功能厌氧微生物反硝化菌以纳米铁和水反应释放的氢为电子供体还原硝酸盐；附着的依赖硝酸盐铁氧化菌也具有还原硝酸盐的作用。在纳米铁化学作用及厌氧微生物协同作用下去除废水中硝酸盐。纳米铁与水在化学反应、厌氧微生物氧化协同作用下，多孔颗粒物内外表面不断形成二价铁和三价铁氢氧化物，促进水中磷的化学吸附，从而达到同步脱氮除磷的作用。