超临界水氧化技术是一种高效的有机废水处理技术，当反应温度和压力都超过水的相变临界点（Tc=374.3℃， Pc=22.05MPa）时，水的各种性质都会发生巨大变化，如水的密度下降、盐的溶解度下降等。最重要的是在此条件下大多非极性的有机物质溶解性大大加强，与水、氧气等形成均相体系，因此这些有机物质能在很短时间内被彻底氧化降解。本论文通过超临界条件下模拟废水的TOC去除率、氮元素迁移转化规律与量子化学计算得结构参数的关系，分别从碳元素和氮元素两个角度出发，寻找氮元素的迁移转化规律、TOC降解效率和分子结构参数之间的内在联系。最后将探索得到的理论方法与规律应用于SCWO中试设备研发上，为SCWO工业化设备的优化设计与运行提供更为可靠的依据。研究结果表明，文中19种含氮有机物在SCWO反应中随着反应温度的升高，TOC降解效率越来越高，出水TOC数值逐渐减少，当温度达到500℃时，除去1-甲基咪唑、1,10-菲罗啉、三聚氰胺、三聚氰酸、对二甲氨基苯甲醛、亚甲基蓝外的其他物质TOC去除率均达到99.00%，氧化反应十分彻底；19种含氮有机物中氮元素迁移转化的跟踪分析表明，氨氮是SCWO过程中氧化不完全的主要中间产物，出水的亚硝酸盐氮的检出值一直很低，大多数物质在500℃的反应温度下，出水氨氮含量仍然很高。从TOC去除率为95%时的有效降解温度TC95、总氮脱除效率为50%时的有效温度TN50与各物质结构参数之间的相关性分析可知，TC95、TN50都和qC-H+、qC-相关系数最大，说明上述因素对SCWO中有机物的降解过程具有重大影响。氮原子与碳原子相比电负性较强，因此氮元素的加入会吸引相邻碳原子周围的电子，致使该碳原子周围电子云发生偏离，qC-增加,从而TC95和TN50提高,也就表示该物质更加难以降解。通过利用自主研发5t/d的SCWO中试装置,分别从进水COD浓度、反应温度、停留时间三方面研究SCWO技术对实际化工废水的作用效果。其结果表明,当进水COD浓度在10000-30000mg/L时,经过足够长停留时间和足够高温度的情况下,COD去除率均可达到99%,并且在色度、嗅和味上得到极大好转。同时经过进出水的GC-MS图谱比对分析,进水水质组分复杂多样,经过SCWO过程均得到了充分降解。分析整套设备的能量利用,得到耗电量与运行参数和进水水质之间的关系方程式通过这个模拟方程,可以估算出达到一定处理效果所需要消耗的电能,这不仅减少了每次试验的能量浪费,同时也对设备设计与工程预算具有重大意义。