高级氧化处理技术作为物化处理技术之一，具有处理效率高、对有毒污染物破坏彻底等优点，广泛应用于有毒难以分解的工业废水预处理技术，已成为水处理技术研究的热点。目前的高级氧化技术主要包括化学氧化法、电化学氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法和光催化氧化法等。
一、化学氧化技术。
化学氧化技术常用于生物处理的预处理。一般在催化剂的作用下，用化学氧化剂处理有机废水，提高生化性，直接氧化分解废水中的有机物稳定化。
1.芬顿氧化法。
该技术起源于19世纪90年代中期，法国科学家H.J.Fenton提出，在酸性条件下，H2O2可以在Fe2+离子的催化作用下有效地氧化酒石[2]，应用于苹果酸的氧化。长期以来，人们默认的Fenton主要原理是利用亚铁离子作为过氧化氢的催化剂，反应产生羟基自由基式为Fe2++H2O2-Fe3++OH-+OH，反应多在酸性条件下进行。
在化学氧化法中，Fenton法在处理苯酚类、苯胺类等难以分解的有机物时显示出一定的优势。随着人们对Fenton法研究的深入，近年来将紫外光、草酸盐等引入Fenton法，大大提高了Fenton法的氧化能力。

2.类芬顿氧化法。
类Fenton反应除Fe(ii)外，Fe(iii)、含铁矿物、Co、Cd、Cu、Ag、Mn、Ni等过渡金属加速或取代Fe(ii)对H2O2发挥催化作用的总称。
研究表明，利用Fe3+、Mn2+等均相催化剂和铁粉、石墨、铁、锰的氧化矿物等非均相催化剂也可以分解H2O2产生OH，其反应的基本过程与Fenton试剂相似，被称为类似的Fenton系统。用Fe3+代替Fe2+的话，Fe2+会立即发生，所以可以减少OH被Fe2+恢复的机会，提高吗？OH的利用效率。在Fenton系统中添加一些网络合剂(如C2O2-4、EDTA等)可以提高有机物的去除率。
3.臭氧氧化法
臭氧氧化系统具有较高的氧化还原电位，能氧化废水中的大部分有机污染物，广泛应用于工业废水处理。臭氧能氧化水中有很多有机物，但臭氧和有机物的反应是有选择的，无法将有机物完全分解为CO2和H2O，臭氧化后的产物多为CO2和H2O。
另外，臭氧的化学性质极不稳定，特别是在非纯水中，氧化分解速度为分钟。在废水处理中，臭氧化通常不作为单独的处理单元，通常加入光催化臭氧化、碱催化臭氧化、多相催化臭氧化等强化手段。此外，臭氧氧化与其他技术联合也是研究的重点，如臭氧/超声波法、臭氧/生物活性炭吸附法等。

二、电化学催化氧化法
该技术起源于1940年代，具有应用范围广、分解效率高、能源要求简单、自动化操作方便、应用方式灵活多样等优点。电化学催化氧化法可用于难分解废水的预处理措施，提高可生物分解性能，作为难分解酚类废水的深度处理技术，在优化的pH值、温度和电流强度条件下，酚类几乎可以完全分解。
对于浓度高、分解困难、有毒有害的酚类废水，传统的生物法和物化法失去了优势，化学氧化法因其昂贵的费用阻碍了其普及应用，电化学催化氧化法越来越受欢迎，但其本身也存在电力消耗、电极材料多为贵金属、成本高、阳极腐蚀、推广应用的微观动力学和热力学研究不完善等问题。
三、湿式氧化技术。
湿式氧化又称湿式燃烧，是处理高浓度有机废水的有效方法，其基本原理是在高温高压条件下通入空气，氧化废水中的有机污染物，根据处理过程中是否有催化剂分为湿式空气氧化和湿式空气催化氧化。
1.湿式空气氧化法。
最早研制开发湿式空气氧化，简称WAO)法，实现工业化的是美国Zimpro公司，该公司已将WAO工艺应用于烃生产废洗液、丙烯酸生产废水、农药生产废水等有毒有害工业废水的处理。WAO技术在高温(125-320℃)高压(0.5-20MPa)条件下通风，将废水中的高分子有机物直接氧化分解为无机物或小分子有机物。
利用湿式空气氧化技术预处理乐果生产废水，有机磷去除率高达95%，有机硫去除率高达90%。Zimpro公司WAO技术处理效率高，反应时间短，但该技术要求高温高压，所需设备投资大，运行条件严格，难以被一般企业接受，因此配合催化剂降低反应温度和压力，缩短反应停留时间的湿式空气催化氧化法近年来受到广泛重视和研究。
2.湿式空气催化氧化法。
湿式空气催化氧化法是在传统的湿式氧化处理工艺中加入适当的催化剂，使氧化反应在更温和的条件下和更短的时间内完成。可降低反应温度和压力，提高氧化分解能力，加快反应速度，缩短停留时间，减轻设备腐蚀，降低运行费用。
湿式空气催化氧化法的关键问题是高活性易回收的催化剂。CWAO的催化剂一般分为金属盐、氧化物和复合氧化物3种，根据催化剂在系统中存在的形式，湿式空气催化氧化法可分为均相湿式催化氧化法3.和非均相湿式催化氧化法。
均相湿式催化氧化法。在均相湿式催化氧化法中，由于催化剂(多为金属离子)是一种可溶性的过渡金属盐类，这些盐类以离子形式存在于废水中，在离子或分子的水平上通过引起氧化剂的自由基反应不断再生，对水中有机物的氧化反应起到催化作用。
均相湿式催化氧化法催化剂在分子和离子水平上独立发挥作用，分子活性高，氧化效果好。但是，由于均相湿催化氧化法中的催化剂以离子形式存在，很难从废水中回收和再利用，容易造成二次污染。
非均相湿式催化氧化法。非均相湿式催化氧化是在反应系统中加入不溶性的固体催化剂，其催化作用是在催化剂表面进行的，催化剂比表面积大小对有机物降解速度的影响很大。由于固体催化剂的构成种类和废水性质的不同，湿式催化氧化的效果也不同。在多相湿式催化氧化法中，固体催化剂不溶解，不流失，活化再生和回收容易，应用前景广阔。

4.超临界水氧化技术。
超临界水氧化技术是湿式空气氧化技术的强化和改进，美国MODAR公司于1982年成功开发，其原理是利用超临界水作为介质氧化分解有机物。
同样以水为液相主体，以空气中的氧为氧化剂，在高温高压下反应。但是，其改善和提高的是利用水在超临界状态下的性质，水的介电常数与有机物和气体相似减少，使气体和有机物完全溶解在水中，相接口消失，形成均相氧化系统，消除湿式氧化过程中存在的相关传质阻力，提高反应速度
超临界水是有机物和氧的好溶剂，有机物在富氧超临界水中均相氧化，其反应速度快，在400-600℃下，几秒钟就能破坏有机物的结构，反应完全、彻底，有机碳、氢完全转化为CO2和H2O。
超临界水氧化技术因其反应快、氧化彻底而越来越受到关注，如何通过催化剂降低反应温度和压力，缩短反应停留。