一种基于石墨烯改性填料的污水高效脱氮工艺，它属于水处理领域。本发明的目的是要解决现有水处理填料在使用过程中存在极易板结，无法与废水均匀接触，导致填料使用率不高，脱氮除磷效率较低的问题。方法：一、将污水通入格栅池进行过滤；二、将污水引入到絮凝池中处理；三、将污水引入到沉淀池中进行处理；四、将污水引入到亚硝化工艺单元中进行处理；五、将污水引入到硫自养反硝化脱氮工艺的反应器中处理；六、将污水硫酸盐吸附池中处理；七、将污水填充有细砂的滤柱中处理。本发明使用了石墨烯制备填料，结合硫自养反硝化脱氮工艺实现污水深度脱氮除磷，使出水TN能稳定达到一级A标准。