本研究针对精制棉生产过程中产生的高浓度有机废水，系统性地探索了高效、经济的处理工艺优化路径及其污染物降解机制。通过构建"物化预处理-生物强化-深度氧化"三级处理体系，采用响应面法优化了关键工艺参数，使COD去除率提升至92.3%，色度降低达95%。研究发现，废水中主要污染物包括木质素衍生物（占比38%）、半纤维素降解产物（27%）及纺织助剂残留（18%），其分子结构特征显著影响降解动力学。

在机理研究层面，通过LC-QTOF-MS和GC-MS联用技术，揭示了芬顿氧化过程中·OH自由基对苯环结构的优先攻击规律，以及厌氧菌群对呋喃类化合物的特异性降解途径。分子动力学模拟表明，木质素磺酸盐的降解存在明显的空间位阻效应，其表观活化能达72.4 kJ/mol。通过宏基因组测序发现，厌氧反应器中拟杆菌门（Bacteroidetes）相对丰度提升至41.6%，其携带的木质素过氧化物酶基因表达量增加3.2倍，证实了微生物群落演替与污染物降解效率的正相关性。

工艺优化方面，创新性地将电催化氧化与MBR膜生物反应器耦合，在电流密度15mA/cm²、HRT=8h条件下，吨水处理成本降低22%。通过建立污染物分子特性-工艺参数-降解效率的定量构效关系模型，为行业废水处理提供了理论依据和技术支撑。