化學處理法是通過化學反應來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態的污染物質或將其轉化為無害物質的廢水處理法，對于廢水的深度處理也有著重要作用。主要的化學處理法有：混凝、中和、化學沉淀和氧化還原法。

　　1　混凝法：混凝法是廢水處理中一種經常采用的方法，它處理的對象是廢水中利用自然沉淀法難以沉淀除去的細小懸浮物及膠體微粒，還可以用于除油和脫色。這種方法可以用于化工、煤炭、造紙等各種工業廢水的預處理和中間處理階段。它優點在于設備簡單，操作容易掌握，處理效果好;缺點是運行費用高，沉渣量大，且脫水較困難。

　　2　中和法：中和就是酸堿相互作用生成鹽和水，也即pH調整或稱為酸堿度調整。酸、堿廢水的中和方法有：(1)酸、堿廢水互相中和法：可以達到以廢治廢的目的，既簡便又經濟;(2)投藥中和：可以處理任何濃度、任何性質的酸堿廢水;(3)過濾中和：可以進行廢水的pH調整。

3　化學沉淀法：化學沉淀法是指向工業廢水中加入一些化學藥劑，使它和廢水中的某些溶解物質產生反應，生成難溶物，沉淀下來。這種方法常用于處理含金屬離子的工業廢水。

　　4　氧化還原法：氧化還原法是通過藥劑與污染物的氧化還原反應，將廢水中有害的污染物轉化為無毒或低毒物質的方法。廢水處理中常采用的氧化劑是空氣、臭氧、二氧化氯(ClO2)、(Cl2)、*(KMnO4)等。藥劑還原法在廢水處理中應用較少，只限于某些廢(如含鉻廢水)的處理，常用的還原劑有*(FeSO4)、亞硫酸鹽、氯化亞(FeCl2)、鐵屑、鋅粉、化鈉等。另外，采用高能量脈沖發生器或者電子發射器形成的電子束和水分子發生碰撞，產生激發態而導致有機物質發生氧化降解作用的輻照技術