Η υγρή οξείδωση είναι μια χημική διαδικασία για την απομάκρυνση οργανικών ρύπων από τα ρεύματα λυμάτων. Η διαδικασία περιλαμβάνει θέρμανση του μολυσμένου νερού σε υψηλές θερμοκρασίες και έγχυση αέρα σε υψηλές πιέσεις. Οι αντιδράσεις του αέρα με τους ρύπους θα τους οξειδώσουν σε κοινά αέρια όπως το διοξείδιο του άνθρακα, τα οποία διαχωρίζονται αργότερα από το ρεύμα του νερού.
Η εισαγωγή αέρα σε χαμηλότερες πιέσεις στα ρεύματα νερού δημιουργεί ένα φαινόμενο ανάδευσης, αλλά ακόμη και σε υψηλότερες θερμοκρασίες, ο αέρας θα αντιδράσει μόνο εν μέρει με τυχόν οργανικούς ρύπους. Η αύξηση της πίεσης πάνω από το κρίσιμο σημείο του νερού, όπου τα μόρια του νερού δεν είναι ούτε υγρά ούτε ατμοί, δημιουργεί μια ενιαία φάση όταν εισάγεται ο αέρας. Ο αέρας θα αντιδράσει πολύ καλά με τα οργανικά υλικά, και ένα μεταγενέστερο στάδιο όπου η πίεση μειώνεται θα αφαιρέσει τον υπόλοιπο αέρα και τα αέρια που σχηματίζονται από την αντίδραση.
Το νερό έχει ένα κρίσιμο σημείο, μια θερμοκρασία και πίεση πάνω από την οποία ο ατμός και το υγρό δεν μπορούν να θεωρηθούν ξεχωριστές φάσεις. Αυτό το κρίσιμο σημείο είναι περίπου 3206 psia (221 bar) και 705°F (374°C). Πάνω από αυτό το σημείο, το νερό είναι γνωστό ως υπερκρίσιμο ρευστό και συχνά συμβαίνουν αντιδράσεις υγρής οξείδωσης σε αυτές τις συνθήκες.
Μια εναλλακτική διεργασία που επιτρέπει τη χρήση χαμηλότερων θερμοκρασιών και πιέσεων επιτυγχάνεται με έναν καταλύτη. Το ρεύμα των αποβλήτων συμπιέζεται με αέρα και περνά πάνω από έναν κατάλληλο καταλύτη, ο οποίος μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με τους ρύπους. Ένας καταλύτης βοηθά τη χημική αντίδραση μεταξύ του αέρα και των οργανικών υλικών, αλλά δεν καταναλώνεται ούτε καταστρέφεται από την αντίδραση. Οι καταλυτικές αντιδράσεις υγρής οξείδωσης μπορούν να συμβούν σε υποκρίσιμες συνθήκες, οι οποίες μπορούν να μειώσουν το λειτουργικό κόστος και να χρησιμοποιήσουν δοχεία με χαμηλότερες ονομαστικές πιέσεις.
Τα υλικά κατασκευής των αντιδραστήρων και ο σχετικός εξοπλισμός που χρησιμοποιείται για την υγρή οξείδωση πρέπει να επιλέγονται προσεκτικά. Οι υψηλές θερμοκρασίες μπορούν να αποδυναμώσουν πολλά μέταλλα, γεγονός που μπορεί να θέσει σε κίνδυνο την αντοχή τους ώστε να συγκρατήσουν τις απαραίτητες πιέσεις. Ορισμένοι οργανικοί ρύποι θα δημιουργήσουν όξινες ενώσεις κατά τη διάρκεια της αντίδρασης και πολλά μέταλλα δεν θα είναι κατάλληλα για προστασία από τη διάβρωση. Ο θερμαινόμενος αέρας υπό πίεση μπορεί να οξειδώσει και να αποδυναμώσει τα υλικά που χρησιμοποιούνται για στεγανωτικά και παρεμβύσματα, και πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα για την επιλογή αδρανών υλικών που μπορούν να αντέξουν τις δύσκολες συνθήκες λειτουργίας.
Λόγω των υψηλών πιέσεων και θερμοκρασιών που απαιτούνται για τις αντιδράσεις υγρής οξείδωσης, η προθέρμανση των ρευμάτων αέρα και λυμάτων μπορεί να βελτιώσει την ενεργειακή απόδοση. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν εναλλάκτες θερμότητας που χρησιμοποιούν τα ρευστά υψηλής θερμοκρασίας που εξέρχονται από τον αντιδραστήρα για να προθερμάνουν τα ρεύματα αέρα και νερού. Πρόσθετη θερμότητα μπορεί να προκύψει από την αντίδραση του αέρα με τα οργανικά, και η χρήση αυτής της θερμότητας μπορεί να μειώσει το λειτουργικό κόστος για το σύστημα.