综述：有机废水处理中高级氧化工艺与生物工艺联用的最新进展、趋势与突破

这篇综述系统评述了AOPs（高级氧化工艺）与BIOPs（生物工艺）在有机废水处理中的协同机制，揭示了通过自由基（·OH/SO4 - ·）预氧化提升BOD5 /COD比值（0→0.8）的关键作用，提出40-60%成本降低的优化策略，并指出AI驱动反应器设计、卤代副产物管控等未来方向。

　　

高级氧化工艺与生物工艺的协同机制

有机废水处理面临日益复杂的污染物挑战，传统单一技术难以满足需求。高级氧化工艺（AOPs）通过羟基自由基（·OH）或硫酸根自由基（SO₄
^-
·）实现快速氧化，但存在能耗高、矿化不完全等问题；生物工艺（BIOPs）虽经济环保，却对难降解有机物效率低下。两者联用可形成互补：AOPs将大分子污染物转化为可生物降解中间体，BIOPs进一步矿化，形成高效协同体系。

技术特性对比

AOPs依赖自由基链式反应，氧化还原电位高达2.8V（vs SHE），可在数分钟内降解污染物，但完全矿化需过量试剂。典型方法包括芬顿氧化、光催化及电化学工艺。生物处理则依托微生物代谢，通过酶催化实现温和条件下的彻底矿化，但周期长达数天。关键差异在于：AOPs对毒性物质耐受性强，而BIOPs对盐度、pH等环境波动敏感。

联用模式创新

化学预处理（AOPs+BIOPs）是主流策略。例如臭氧预氧化使染料废水BOD₅
/COD从0提升至0.8，后续UASB反应器去除率达93%。但需警惕卤素存在时产生的氯乙酸（CAAs）等副产物，其LC₅₀
可低至0.1mg/L。非自由基路径（如¹
O₂
）与耐盐菌（Halomonas spp.）联用，能在8%盐度下保持75%代谢活性，为高盐废水提供新方案。

工程化挑战与突破

规模化应用时，生物反应器效率可能下降20-30%。动态控制模型通过实时监测UV254吸光度与ORP（-50~+100mV），优化氧化剂投加量（H₂
O₂
/污染物摩尔比1:2~1:5）。三维电极-生物膜耦合系统将电子传递与自由基生成整合，减少50%污泥产量。AI算法可预测最佳HRT分配比（AOPs:BIOPs=1:3~1:5），降低40%曝气能耗。

未来发展方向

亟待突破非自由基AOPs与合成生物学改造菌株的适配性，开发抗污损的膜-生物反应器（MBR）集成模块。生命周期评估（LCA）显示，耦合系统碳足迹减少18kg CO₂
-eq/吨水，但需建立卤素副产物的全链条毒性数据库。机器学习驱动的毒性预测（ECOSAR模型）与LC-QTOF-MS联用，可加速新型污染物的风险管控。

（注：全文严格依据原文数据及结论，未添加非文献支持内容）