Vlažna oksidacija je kemijski proces za uklanjanje organskih zagađivača iz tokova otpadnih voda. Proces uključuje zagrijavanje kontaminirane vode na visoke temperature i ubrizgavanje zraka pod visokim tlakom. Reakcije zraka s kontaminantima će ih oksidirati u uobičajene plinove poput ugljičnog dioksida, koji se kasnije odvajaju od vodene struje.
Uvođenje zraka pri nižim tlakovima u vodene tokove stvara efekt uznemirenosti, ali čak i pri višim temperaturama zrak će samo djelomično reagirati s bilo kojim organskim onečišćivačima. Podizanjem tlaka iznad kritične točke vode, gdje molekule vode nisu ni tekuće ni pare, stvara jednu fazu kada se uvodi zrak. Zrak će vrlo dobro reagirati s organskim materijalima, a kasniji korak u kojem se smanjuje tlak će ukloniti sav preostali zrak i plinove nastale reakcijom.
Voda ima kritičnu točku, temperaturu i tlak iznad kojih se para i tekućina ne mogu promatrati kao zasebne faze. Ova kritična točka je oko 3206 psia (221 bar) i 705°F (374°C). Iznad ove točke, voda je poznata kao superkritična tekućina, a reakcije mokre oksidacije često se javljaju u tim uvjetima.
Alternativni proces koji dopušta korištenje nižih temperatura i pritisaka ostvaruje se katalizatorom. Struja otpada se stlači zrakom i prolazi preko prikladnog katalizatora, koji može varirati ovisno o kontaminantima. Katalizator pomaže kemijskoj reakciji između zraka i organskih materijala, ali se ne troši niti uništava reakcijom. Katalitičke mokre oksidacijske reakcije mogu se pojaviti u podkritičnim uvjetima, što može smanjiti operativne troškove i koristiti posude s nižim tlakom.
Materijali konstrukcije reaktora i pripadajuće opreme koja se koristi za mokru oksidaciju moraju se pažljivo birati. Visoke temperature mogu oslabiti mnoge metale, što može ugroziti njihovu čvrstoću da zadrži potrebne pritiske. Neki će organski kontaminanti tijekom reakcije stvoriti kisele spojeve, a mnogi metali neće biti prikladni za zaštitu od korozije. Zagrijani zrak pod pritiskom može oksidirati i oslabiti materijale koji se koriste za brtvila i brtve, a potrebno je paziti na odabir inertnih materijala koji mogu izdržati teške uvjete rada.
Zbog visokih tlakova i temperatura potrebnih za reakcije mokre oksidacije, predgrijavanje strujanja zraka i otpadnih voda može poboljšati energetsku učinkovitost. Mogu se koristiti izmjenjivači topline koji koriste visokotemperaturne tekućine koje izlaze iz reaktora za predgrijavanje strujanja zraka i vode. Dodatna toplina može nastati iz reakcije zraka s organskim tvarima, a korištenje te topline može smanjiti operativne troškove sustava.