化学氧化法是去除废水中溶解性难降解污染物的有效方法。通过化学反应，水中的杂环类污染物、苯胺等毒性污染物以及色度较高的不饱和分子可以被破坏，生成低毒、易生化、易脱除的氧化产物。
在降解COD 的过程中，将有机物的双键打断，苯环类开环，发色基团随之脱离。如硝基、氨基、偶氮基和磺酸基团等，从而达到脱色的目的。同时也有效地提高了BOD/COD值，使之易于生物降解。催化氧化工艺，适用于一些高浓度、高毒性、高色度、高含盐量废水在常规予处理后与生化处理之间的瓶颈，有些废水可直接催化氧化后达到排放标准。
催化氧化是一种新型高效的催化氧化技术，其原理就是在污水与催化剂表面接触的情况下，利用强氧化剂(臭氧、过氧化氢(芬顿试剂)、氯系氧化剂(液氯、二氧化氯、次氯酸钠等)催化氧化废水中的有机污染物，将大分子有机污染物氧化成小分子有机污染物，或氧化成CO2，降低了污水的COD值，较好地去除了有机污染物。
按污染物的净化原理，氧化工艺可以分为药剂法、电化学法(电解)和光化学法三大类。在选择处理药剂和方法时，应当遵循以下原则：
①.处理效果显著，反应产物无毒无害或易于生物降解或易于与水分离。
②.处理费用合理，所需药剂与材料易得。
③.操作特性好，在常温和较宽的PH值范围内具有较快的反应速度;当提高反应温度和压力后，其处理效率和速度的提高能克服费用增加的不足。
④.与前后处理工序的目标一致，搭配方便。
催化氧化技术的发展方向——“湿式催化氧化技术”：
湿式催化氧化是在较高的温度和压力下，用空气中的氧来氧化废水中溶解和悬浮的有机物的一种方法。因氧化过程中在液相中进行，故称湿式氧化。与一般方法相比，湿式氧化具有适用范围广(包括对污染物各类和浓度的适应性)、处理效率高、二次污染低、氧化速度快、装置小、可回收能量和有用物料等优点。
湿式氧化工艺最初由美国的Zimmerman研究提出，20世纪70年代以前主要用于城市污水处理厂污泥和造纸黑液的处理。70年代后，湿式氧化技术发展很快，应用范围扩大。80年代中期以后，湿式氧化技术向三个方向发展：第一，继续开发适于湿式氧化的高效催化剂，使反应能在比较温和的条件下，在更短的时间内完成;第二，将反应温度和压力进一步提高至水的临界点以上，进行超临界湿式氧化;第三，回收系统的能量和物料。目前湿式氧化法在国外已广泛用于各类高浓度废水和污泥处理，尤其是毒性大，验以用生化方法处理的农药废水、染料废、制药废水、煤气洗涤废水、造纸废水、合成纤维废及其他有机合成工业废水的处理，也用于还原性无机物(氰化物、硫氰化物、硫化物等)和放射性废物的处理。
