由于合成香料废水中含有大量对微生物具有毒害作用的难降解的有机物，又缺乏营养元素磷。直接采用生化法处理这类废水效果极低，有时甚至无法运行。目前合成香料废水的化学处理方法主要为化学氧化法。通过化学氧化，可以将废水中许多有毒有害难降解的有机物转化为微毒、无毒、易降解的物质，另外还可以起到消毒杀菌的作用，比较适合于该类废水的处理。
湿式氧化技术(WA0)是从20世纪50年代发展起来的一种重要的处理有毒有害、高浓度有机废水的有效方法。它是在高温(125～320oC)和高压(O.5～20MPa)条件下，以空气中的氧气为氧化剂(现在也有使用臭氧、过氧化氢等其他氧化剂)，在液相中将有机物氧化为C0，和水等无机物或小分子有机物的化学过程。该方法已经开始应用于城市污泥的处置和活性炭的再生，以及造纸黑液、酒精废水处理等，并取得了很好的效果。国内一些学者也尝试将湿式氧化技术应用于合成香料废水的处理。杨琦等的研究结果表明，在中温(160℃)、中压(2.8MPa)条件下，采用湿式氧化处理高浓度的香料废水，原水COD、TOC、色度分别为65lllmg/L、35000mg/L、ll260倍。废水经30min湿式氧化处理后。其COD、TOC、色度的去除率分别为48%、5l%、95%，而且BOD/COD值从原来的0.195增加到0.419。可生化性得到明显改善。另外发现WAO处理后的中间产物主要为低级有机酸、醇、酮等，它们难以进一步被化学氧化，但它们很容易被生物降解。杨琦等采用催化湿式氧化处理香料废水，原水COD、TOC、色度依次为7l600mg/L、28100m、12000倍。用ABO稀土类催化剂，在160oC和0.98MPa条件下进行试验，经30min氧化反应后，COD、TOC、色度的去除率分别为69.1%、74.8%、79.5%，BOD/COD从0.184提高到0.354。建立了经验反应动力学模型.结果表明在90min内反应呈一级反应。此外用色谱一质谱技术鉴定废水中有机污染物，从鉴定结果看.有机物没有被完全氧化，例如尚有苯甲醇、苯甲醛等存在。WAO技术具有启动时间短、氧化速度快、占地少，当COD质量浓度>2时，能量可回收等优点，但也存在着需耐中温、耐中压的设备，一次投资大等缺点。虽然它对香料废水中的色度有很好的去除效果，但对COD去除率不高，处理后出水仍然要结合其他工艺进行处理。在工业废水处理中。Fenton试剂也是一种经常使用的强氧化剂。Fenton试剂是由过氧化氢与催化剂Fe构成的氧化体系，其作用机理是在酸性条件下过氧化氢被Fe催化产生反应活性很高的羟基自由基，使有机物和还原性物质发生氧化。Fenton试剂特别适用于生物难降解或一般化学方法难以奏效的有机废水的处理。熊燕苹等采用Fenton试剂法处理COD质量浓度为23.2L的洋茉莉醛香料废水，通过试验确定的最佳条件：pH为3.0，n(HO)：n(Fe2+)=10：1，每200mL废水需HO2(质量分数为30%)的最佳用量为20mL，反应2.0h后COD的去除率达到80%以上(考虑到工程实际运行成本，质量分数为30%的H0投加量为25mL/L，其他条件不变，COD去除率为62%)。色谱一质谱分析表明Fenton试剂对该香料废水有很好的降解作用，成功地将大分子洋茉莉醛分解为较小的烷烃分子，有利于废水的后续处理。黄益宏研究了UV/Fenton光助催化氧化法处理高浓度香料废水(气浮处理后出水COD为27314mg/L)的新技术以及有关影响因素。试验表明：pH在2—4，n(COD)：n(H2O2)=1：1.5，Fe质量浓度为1.7g/L的条件下，反应时间90min，COD去除率可达99.6%。并通过对比实验证明，UV/Fenton法比传统Fenton法的处理效果好很多，同时可以节省药剂用量。
石芳等用WAO法处理合成香料生产中的高浓度白水废水，该废水含COD质量浓度高达10000mg/L，并有强烈刺激性气味。其工艺特点：先加絮凝剂和杀菌剂进行预处理，絮凝剂采用聚丙烯酰胺，杀菌剂采用C10，用搅拌器搅拌一段时问，砂滤，将废水中的部分有机物去除。然后采用负载硅钛化合物活性炭，对废水中的有机物进行吸附.以去除部分难降解的大分子物质，减少后续吸附池的有机负荷。最后采用自制催化剂(载体为工业用y—A1O，，其外型为条形，负载Mn、Ni、Ce、Co、Fe等活性组分)与双氧水进行催化氧化，双氧水具有很强的氧化性能，在氧化催化剂作用下，将白水中的难降解有机物分解成小的分子，再由负载活性组分的活性炭将其吸附。整个处理过程COD去除率为95%，出水水质达到国家二级排放标准。
