高級氧化技術(Advanced Oxidation Processes，AOPs)是一種常用于工業廢水的深度處理技術，能夠去除生化出水中殘余的難降解有機物。AOPs主要基于產生的高活性自由基，與目標有機物進行加合、斷鍵、取代和電子轉移等反應，使難降解的大分子有機物氧化成易生物降解的小分子物質，甚至礦化為CO2和H2O。AOPs包括芬頓氧化、臭氧氧化、光催化氧化、電化學氧化和過硫酸鹽氧化等。由于單一的AOPs會消耗大量電能或化學試劑，直接用以處理工業廢水原水的成本較高，故AOPs常用于生化出水的深度處理，以最大程度節約水處理成本。

常用的高級氧化技術有芬頓氧化法、臭氧氧化法、光催化氧化、電化學氧化和過硫酸鹽氧化等。

芬頓氧化法：芬頓氧化法是一種常用于工業廢水的深度處理技術，主要基于所產生的羥基自由基(·OH)，與目標有機物進行加合、斷鍵、取代和電子轉移等反應，使難降解的大分子有機物氧化成易生物降解的小分子物質，甚至礦化為CO2和H2O。該方法具有反應快速、設備簡單、運行方便等特點。

臭氧氧化法：臭氧在廢水深度處理中被用作氧化劑，主要攻擊富含電子的官能團，如雙鍵、胺和活化的芳環。臭氧處理廢水的原理主要有兩種，一是臭氧直接氧化，二是通過臭氧生成·OH，進行自由基氧化。

其他高級氧化技術還包括光催化氧化、電化學氧化和過硫酸鹽氧化等，它們的技術原理各不相同，但都具有利用產生的自由基等物質，通過加合、斷鍵、取代等反應來氧化分解有機物，提高廢水可生化性等特點。