I denitrificatorI a zolfo RW sfruttano la capacità  di alcuni batteri del Genere Thiobacillus di ossidare lo zolfo elementare. In condizioni aerobiche, questi batteri utilizzano l'ossigeno dellìacqua per la loro attività  di ossidazione dello zolfo. Un batterio del Genus Thiobacillus (Thiobacillus denitrificans) è in grado di utilizzare, in ambiente anossico, NO3 invece di O2.

Questo metodo di denitrificazione è sintetizzato nella seguente rezione chimica:

2NO2 + S + H2O + CaCO3 = CaSO4 + N2

e la sua efficacia è stato verificata sia in acqua dolce che in acqua di mare, anche se in questo ultimo caso non è ancora ben chiaro il meccanismo che porta, come in acqua dolce, all'eliminazione totale dei Nitrati. In questo caso lo zolfo serve sia come alimento e sia come supporto per T. denitrificans.

Il denitrificatore a zolfo consiste in una o più camere di reazione dove viene introdotto zolfo elementare sotto forma di piccole sfere. Il reattore così riempito viene attraversato dall'acqua da trattare con un flusso molto lento dal basso verso l'alto (l'utilizzo di una circolazione dal basso verso l'alto, oltre a favorire una migliore circolazione ed evitare fenomeni di incanalamento forzato, favorisce anche l'eliminazione dell'azoto prodotto durante la reazione chimica).

Inizialmente T. denitrificans utilizzerà  l'ossigeno presente in acqua, provocando ben presto condizioni anossiche all'interno del reattore: a questo punto i batteri cominceranno ad utilizzare l'ossigeno di NO3, riducendolo a N2. Contemporaneamente lo zolfo verrà  ossidato in solfato.

Uno degli effetti di questa reazione chimica è la produzione di solfati e di ioni idrogeno ( e , si pensa, anche di CO2), con conseguente abbassamento del valore pH dell'acqua trattata. Per neutralizzare l'acidità  in uscita dal reattore e i solfati prodotti, è indispensabile utilizzare una ulteriore camera contenente materiale calcareo, ad esempio sabbia corallina. Anche per questa seconda camera è raccomandabile un flusso dal basso verso l'alto. Inoltre, il materiale calcareo presente nella seconda camera neutralizza i solfati prodotti per precipitazione, evitando la loro introduzione in acquario. In questo modo si ottiene anche un arricchimento di calcio dell'acqua in uscita.

L'utilizzo di un denitrificatore a zolfo si rivela utilissimo in caso di vasche di soli pesci,specialmente se affollate. Risulta utile anche in acquari di barriera che ospitano coralli molli che devono essere regolarmente alimentati (ad esempio Dendronephthya) o quando anche la presenza di una quantità  adeguata di rocce vive non è sufficiente a mantenere un livello estremamente basso di No3 (è stato provato sperimentalmente che il denitratore a zolfo è il sistema di gran lunga più efficace nel caso di un tasso di nitrati inferiore a 20 mg/l) nel caso si volessero allevare specie particolarmente sensibili (è stato verificato che anche un livello basso di NO3 può causare un rapido aumento delle zooxantelle, con conseguente tendenza da parte dei coralli duri ad assumere una colorazione tendente al marrone).

Un grosso vantaggio nell'utilizzazione di un denitricatore a zolfo consiste nel fatto che non necessita, a differenza di altri sistemi, di essere alimentato, in quanto si tratta di un sistema autosufficiente.Inoltre, il livello di efficienza di un denitratore a zolfo è decisamente superiore, a parità  di volume, rispetto ai denitratori convenzionali.

Relazione tra quantità  di zolfo da utilizzare e volume d'acqua da trattare: in caso di NO3 < 60 mg/l, un litro di zolfo è sufficiente per trattare 100-300 litri d'acqua. Come regola empirica si può considerare 100 litri con 60 mg/l, 200 litri con 40 mg/l e 300 litri con 20 mg/l. In caso di NO3 > 60 mg/l, la quantità  di zolfo dovrebbe essere aumentata in proporzione. Se necessario, possono essere utilizzati due o più filtri contemporaneamente.

L'uso del denitratore a zolfo dovrebbe essere limitato ad acquari nei quali il processo di nitrificazione risulti stabile da tempo, in quanto nella fase di avviamento del filtro ci possono essere aumenti di NO2 ed NO3 in uscita dal filtro, che non costituiscono un pericolo in acquari già  avviati.

L'uso di un denitrificatore a zolfo può comportare molti vantaggi, ma deve essere utilizzato seguendo scrupolosamente le accluse istruzioni, pena la possibilità  di reazioni indesiderate non facilmente controllabili.