目前，污水處理中最常用的生物法難以處理可生化性差、相對分子質量在幾千到幾萬之間的物質，而化學氧化可以直接礦化或通過氧化提高污染物的可生化性。同時，在處理環境激素等微量有害化學物質方面也有很大優勢。
但O3、H2O2、Cl2等氧化劑的氧化能力不強，選擇性差，難以滿足要求。1987年，gazed等人推出了高級氧化法，克服了普通氧化法存在的問題，并以其獨特的優點引起了越來越多的關注。
  【特殊點】

  高級氧化最顯著的特點是主要氧化劑羥基自由基與有機物發生反應，在有機自由基的反應中生成，能繼續參與HO，連鎖反應，或通過氧化分解反應后產生的有機過氧化物自由基，直至進一步降解為最終產物CO2和H2O，從而達到氧化分解有機物的目的。
與其他傳統水處理方法相比，高級氧化法具有以下特點：
產生大量非常活躍的羥基自由基，它的氧化能力（2.80V）僅次于氟化物（2.87），作為中間反應，可能誘發連鎖反應，后面的羥基自由基不同，與不同有機物反應的速率常數很小，當水中存在多種污染物時，就不會產生連鎖反應一種材料的降解與另一種材料幾乎相同；
HO不能選擇性地與廢水中的污染物直接反應，將其降解為二氧化碳、水和無害物質，不會產生二次污染；
一般化學氧化由于氧化能力差，選擇性差，往往不能直接完全去除，達到降低TOC和COD的目的，有機物的高級氧化規律基本不存在，中間產物在氧化過程中能繼續與羥基自由基反應的問題，直到最后被完全氧化成二氧化碳和水，從而達到完全去除TOC和COD的目的。
由于是一個物理化學過程，易于控制，滿足處理需要，甚至降低10-9級污染物；與普通化學氧化法相比，高級氧化法反應速度快，一般反應速率常數大于109mol-1LS-1，能在很短的時間內達到治療要求。可作為單一處理，也可與生化處理預處理等其他處理工藝配套，降低處理成本。
  【發展方向】

  高級氧化技術可以將有機污染物礦化為二氧化碳和水，是一種環境友好的工藝。然而，有機污染物降解的高處理成本是制約其推廣的“瓶頸”。如臭氧氧化法和Fenton氧化法等技術在我國尚處于小規模或實驗室試驗研究階段。只有解決先進氧化技術投資高、處理成本高、設備腐蝕嚴重、耗水量小等缺點，才能加速其在實際工業中的應用。高級氧化技術的發展方向概括如下：
首先，一些技術，如光催化氧化技術和臭氧氧化技術，可以提高廢水的可生化性。然而，單獨處理焦化廢水難度大、成本高，可以將其與生化技術相結合，降低焦化廢水的生物毒性，提高其可生化性。然后采用低耗高效的生化方法進行處理。
二是濕式催化氧化、超臨界水氧化等技術對設備要求高，處理成本高，可以對反應器材料和低成本催化劑進行專項研發。在焦化廢水處理中，氨水殘留等難處理廢水不與其他廢水混合，增加其廢水量，然后采用高級氧化劑進行處理。
三是設計結構簡單、效率高、應用自然光、長期穩定運行的反應器，提高光化學氧化和光催化氧化技術的處理效率，并與混凝吸附技術相結合。
  【技術介紹】

  光化學氧化
  由于反應條件溫和，光氧化能力強，化學氧化近年來發展迅速。然而，由于反應條件的限制，光化學處理有機化合物會產生多種芳香族有機中間體，導致有機化合物的不完全降解，這已成為光化學氧化必須克服的問題。光化學氧化包括光激發氧化（如03/UV）和光催化氧化（如Ti02/UV）。
光激發氧化主要是以03、H202、02和空氣為氧化劑，在光輻射作用下產生-OH。光催化氧化法是在反應溶液中加入一定量的半導體催化劑，使其在紫外光照射下產生-OH。它們都是通過-OH的強氧化作用來處理有機污染物的。
  [濕式催化氧化法]
  催化濕式氧化法（CWAO）是指在高溫（123℃~320℃）、高壓（0.5~10MPa）和催化劑（氧化物、貴金屬等）條件下，將污水中的有機污染物和NH3-N分解為C02、N2、H20等無害物質的方法。
基本原理：在一定的溫度和壓力條件下，在裝有專用催化劑的反應器中，處理過程使廢水保持液態。在氧氣作用下，利用催化氧化原理，對高濃度有機廢水中的COD、TOC、氨氮、氰化物等污染物進行氧化分解深度處理，使其轉化為CO2、N2、水等無害成分，同時進行除臭，脫色和殺菌。從而達到凈化水處理的目的。該工藝不產生污泥，裝載機內只有少量清洗廢液需要單獨處理。當達到加工規模時，它以熱能的形式接收巨大的能量。
催化濕式氧化法的主要指標和條件
  【技術指標】
（1） 處理后水質：高濃度廢水水質（COD≥10000mg/L，nh3-n≥500mg/L，t-cn>5000mg/L）。
（2） 高溫高壓反應操作指標：溫度200-300度，壓力1.0~10MPa，反應空氣比1.0~2.0
（3） 污染物去除率：COD≥95%，NH3-N≥97%，T-CN≥99%，揮發酚≥99%。
（4） 污染物處理費用：一般每kgCOD 0.5-3.0元。
[要求和條件]
進水COD濃度高，適合本廠氨氮和pH范圍。廢水中不應含有大量可污染催化劑的物質（如金屬）和易堵塞設備或管道的物質。這種物質在發生反應前需要處理。
[聲化學氧化]
  超聲波主要用于聲化學氧化。超聲波法處理垃圾滲濾液主要有兩個方面：一是利用高溫高壓瞬間在小區域內產生的氧化劑（如-OH）以15kHz~1MHz的頻率去除難降解有機物。另一種是超聲波溶出法，主要用于廢水中高濃度難降解有機物的處理。
臭氧氧化
  臭氧氧化主要通過直接反應和間接反應實現。直接反應是指臭氧與有機化合物之間的直接反應。該方法具有很強的選擇性，一般攻擊帶有雙鍵的有機化合物，對不飽和脂肪烴和芳烴更有效。間接反應是指臭氧分解生成-OH和-OH與有機物的氧化反應，具有非選擇性。
臭氧氧化雖然具有很強的脫色和去除有機污染物的能力，但該方法的操作成本高，對有機物的氧化具有選擇性，在低劑量和短時間內不能完全礦化污染物，且中間產物的分解會阻止氧化臭氧過程。可見，臭氧氧化法處理垃圾滲濾液仍有很大的局限性。
水消毒：臭氧是一種廣譜快速殺菌劑，對各種病原菌和孢子、病毒的殺滅效果優于氯，抗藥性強。經臭氧消毒后，水的濁度、色度等理化性質明顯改善。化學需氧量（COD）一般可降低50%至70%。苯并（a）芘等致癌物也可以通過臭氧處理去除。
（2） 去除水中苯酚、氰化物等污染物：臭氧法處理苯酚、氰化物廢水需要實際的臭氧量和反應速度，以及水中硫化物等污染物的量和水的pH值，因此應進行必要的預處理。要將水中的苯酚氧化成二氧化碳和水，理論上所需的臭氧量是苯酚量的7.14倍。氰化物被臭氧氧化。第一步是將氰化物氧化成毒性輕微的氰酸鹽。理論上所需的臭氧量是氰化物含量的1.84倍。第二步，氰酸鹽被氧化成二氧化碳和氮氣。理論上，臭氧需求量是氰化物含量的4.61倍。臭氧氧化通常與活性污泥法結合使用，活性污泥法首先去除大部分酚類、氰化物等污染物，然后再進行臭氧氧化處理。此外，臭氧還能分解廢水中的烷基苯磺酸鈉（ABS）、蛋白質、氨基酸、有機胺、木質素、腐殖質、環狀化合物和鏈狀不飽和化合物。
（3） 水脫色：印染、染料廢水可采用臭氧氧化脫色。這類廢水通常含有重氮、偶氮或含苯環和其他顏色基團的環狀化合物。臭氧氧化能破壞染料發色基團的雙價鍵，破壞構成發色基團的苯、萘、蒽等環狀化合物，使廢水脫色。臭氧對親水性染料的脫色速度快，效果好，但對疏水性染料的脫色速度慢，效果差。含親水性染料廢水，一般用臭氧20~50mg/l，處理10~30分鐘，可達到95%以上的脫色效果。
④除去水中鐵、錳等金屬離子：鐵、錳等金屬離子，通過臭氧氧化,可成為金屬氧化物而從水中離析出來。理論上臭氧耗量是鐵離子含量的0.43倍，是錳離子含量的0.87倍。
⑤除異味和臭味：地面水和工業循環用水中異味和臭味，是放線菌、霉菌和水藻的分解產物及醇、酚、苯等污染物產生的。臭氧可氧化分解這些污染物，消除使人厭惡的異味和臭味。同時，臭氧可用于污水處理廠和污泥、垃圾處理廠的除臭。電化學氧化法電化學氧化法是指通過電極反應氧化去除污水中污染物的過程，該法也可分為直接氧化和間接氧化。直接氧化主要依靠水分子在陽極表面上放電產生的-OH的氧化作用，-OH親電進攻吸附在陽極上的有機物而發生氧化反應去除污染物;間接氧化是指通過溶液中C12/C10。的氧化作用去除污染物。電化學氧化對垃圾滲濾液中的COD和NH3一N都有很好的去除效果，缺點是能耗較大。
  ①直接電解氧化直接電解氧化電化學氧化法不使用化學氧化劑可以最大限度地減少三廢污染。電化學氧化法的耗電費用和化學氧化相比常常是較低的。另外電化學氧化法還具有選擇性好、產率高、產品純度高、副產物少、溫室和常壓操作等優點。各種新穎的電極材料、工程塑料和隔膜材料的出現又對有機電氧化的工業化提供了條件。例如苯和苯酚的氧化制取苯醌、菲氧化制取菲醌、甲苯和鄰甲苯的氧化制取相應的醛等。
  ②間接電解氧化間接電解氧化是指在化學反應器中，用可變價金屬的鹽類水溶液將有機反應物氧化成目的產物，然后將用過的鹽類水溶液送到電解槽中，在轉變成所需要的氧化劑的過程。以甲苯氧化制備苯甲醛為例，在化學反應器中用高價鈰或高價錳將甲苯氧化成苯甲醇。然后將用過的低價鈰鹽水溶液送到電解槽中的陽極室氧化成高價鈰，再循環使用。在間接電解氧化過程中，為了使化學反應物只被氧化到一定的程度，必須選擇合適的氧化離子對。由于反應的選擇性、收率和目的產物的分離等因素的限制，目前在工業生產中間接電解氧化法只適用于甲苯及其衍生物的氧化制取苯甲醛及其衍生物、萘的氧化制取1，4-萘醌，淀粉的氧化制取雙醛淀粉、對硝基甲苯的氧化制取對硝基苯甲酸等過程。Fenton法Fenton法是一種深度氧化技術，即利用Fe和H202之間的鏈反應催化生成-OH自由基，而-OH自由基具有強氧化性，能氧化各種有毒和難降解的有機化合物，以達到去除污染物的目的。特別適用于生物難降解或一般化學氧化難以奏效的有機廢水如垃圾滲濾液的氧化處理。Fenton法處理垃圾滲濾液的影響因素主要為pH、H202的投加量和鐵鹽的投加量。普通Fenton法H2O2在Fe2+的催化作用下分解產生·OH,其氧化電位達到2.8V,是除元素氟外最強的無機氧化劑,它通過電子轉移等途徑將有機物氧化分解成小分子。同時,Fe2+被氧化成Fe3+產生混凝沉淀,去除大量有機物。可見,Fenton試劑在水處理中具有氧化和混凝兩種作用。Fenton試劑在黑暗中就能降解有機物,節省了設備投資,缺點是H2O2的利用率不高,不能充分礦化有機物。研究表明,利用Fe3+、Mn2+等均相催化劑和鐵粉、石墨、鐵、錳的氧化礦物等非均相催化劑同樣可使H2O2分解產生·OH,因其反應基本過程與Fenton試劑類似而稱之為類Fenton體系。如用Fe3+代替Fe2+,由于Fe2+是即時產生的,減少了·OH被Fe2+還原的機會,可提高·OH的利用效率。若在Fenton體系中加入某些絡合劑(如C2O2-4、EDTA等),可增加對有機物的去除率。光Fenton法     

  ①UV/Fenton法當有光輻射(如紫外光、可見光)時,Fenton試劑氧化能有很大的改善。UV/Fenton法也叫光助Fenton法,是普通Fenton法與UV/H2O2兩種系統的復合,與該兩種系統相比,其優點在于降低了Fe2+用量,提高了H2O2的利用率。這是由于Fe3+和紫外線對H2O2的催化分解存在協同效應。該法存在的主要問題是太陽能利用率仍然不高,能耗較大,處理設備費用較高。②UV-vis/草酸鐵絡合物/H2O2法當有機物濃度高時,被Fe3+絡合物所吸收的光量子數很少,且需較長的輻照時間,H2O2的投加量也隨之增加,·OH易被高濃度的H2O2所清除。因而,UV/Fenton法一般只適宜于處理中低濃度的有機廢水。
當在UV/Fenton體系中引入光化學活性較高的物質(如含Fe3+的草酸鹽和檸檬酸鹽絡合物)時,可有效提高對紫外線和可見光的利用效果。草酸鐵絡合物在pH3～4.9時效果好,檸檬酸鐵絡合物在pH4.0～8.0時效果好,但因前者具有含Fe3+的其他絡合物所不具備的光譜特性,所以UV-vis/草酸鐵絡合物/H2O2法更具發展前景。該法提高了太陽能的利用率,節約了H2O2用量,可用于處理高濃度有機廢水。電Fenton法Fenton法比普通Fenton法提高了對有機物的礦化程度,但仍存在光量子效率低和自動產生H2O2機制不完善的缺點。電Fenton法利用電化學法產生的H2O2和Fe2+作為Fenton試劑的持續來源,與光Fenton法相比具有以下優點:一是自動產生H2O2的機制較完善;二是導致有機物降解的因素較多(除羥基自由基的氧化作用外,還有陽極氧化、電吸附等)。由于H2O2的成本遠高于Fe2+,所以通過電化學法將自動產生H2O2的機制引入Fenton體系具有很大的實際應用意義,可以說電Fenton法是Fenton法發展的一個方向。
  ①EF-Fenton法該法又稱陰極電解Fenton法,其基本原理是將O2噴射到電解池陰極上產生H2O2,并與Fe2+發生Fenton反應。電解Fenton體系中的O2可通過曝氣的方式加入,也可通過H2O在陽極氧化產生。該法不用外加H2O2,有機物降解徹底,且不易產生中間有毒有害物質,其缺點在于所用陰極材料(主要為石墨、活性炭纖維和玻璃炭棒)在酸性條件下產生的電流小,H2O2產量不高。
  ②EF-Feox法又稱犧牲陽極法,通過陽極氧化產生的Fe2+與加入的H2O2進行Fenton反應。由陽極溶解出的Fe2+和Fe3+可水解成Fe(OH)2和Fe(OH)3,對水中的有機物具有很強的混凝作用,其去除效果好于EF-Fenton法,但需外加H2O2,能耗較大,成本高。
  ③FSR法、EF-Fere法FSR法即Fenton污泥循環系統,又稱Fe3+循環法。該系統包括一個Fenton反應器和一個將Fe(OH)3轉化成Fe2+的電池,可以加速Fe3+向Fe2+的轉化,提高·OH產率,但pH必須小于1。EF-Fere法是FSR法的改進,去掉了Fenton反應器,直接在電池裝置中發生Fenton反應,其pH操作范圍(小于2.5)和電流效率均大于FSR法。