化學(xué)治理法的主要處理對象是廢水中溶解性或膠體性的污染物質(zhì)。它既可合污染性物質(zhì)與水分離，也能改變某些污染物質(zhì)以及有機物等，因此可達(dá)到比物理方法更高的凈化程度。
特別是要從廢水中回收有用物質(zhì)時，或者廢水中含有某種有毒、有害且不易被微生物降解的物質(zhì)時，采用化學(xué)治理方法為適宜。

然而，化學(xué)治理法常需采用化學(xué)藥劑或材料，因此運行費用一般都比較高，操作與管理的要求也比較嚴(yán)格等。而且，在化學(xué)法的前處理或后處理過程中，通常還需配合使用物理治理方法。

一、中和（均衡）法
１、廢水的中和處理中和法就是使廢水進(jìn)行酸堿的中和反應(yīng)，調(diào)節(jié)廢水的酸堿度，合其呈中性或接近中性，或適宜于下步處理的pH值范圍。如，以生物處理而言，需將處理系統(tǒng)中廢水pH值維持在6.5~8.5之間，以確保佳的生物活力。
２、處理方法與設(shè)備通常采用的廢水中和方法有均衡法和pH值直接控制法。 
 （１）均衡法。以酸性廢水和堿性廢水混合中和為目的，即在均衡池中將酸性和堿性廢水相混合。
由于工業(yè)廢水的水量和水質(zhì)一般是不均衡的，往往隨生產(chǎn)的變化而變化。為了進(jìn)行水量的調(diào)節(jié)和水質(zhì)的均和，減少高峰流量和高濃度廢水的影響，需設(shè)置足夠容積的均衡池作為預(yù)處理的一種設(shè)施或中和設(shè)備。若廢水中和后達(dá)不到規(guī)定的pH值時，還需稍加廢酸或廢堿進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。
（２）pH值直接控制法。常用的方法有酸堿廢水相互中和、投藥中和及過濾中和法等。
１）酸性廢水的中和：對于酸性廢水，常用藥劑法和過濾法進(jìn)行中和。
２）堿性廢水的中和：堿性廢水常用廢酸或酸性廢水中和或與煙道氣中和。投酸中和法是采用廢強酸或酸性廢水進(jìn)行中和處理，所用設(shè)備和中和程序與酸性廢水中和法相同。煙道氣中和法是利用煙道氣中二氧化碳與二氧化硫溶于水中形成的酸中和堿性廢水。

方法是將煙蒸氣通入堿性廢水，或利用堿性廢水作為除塵的噴淋水，兩者均可得到良好的處理效果。但處理后廢水中的懸浮物含量大為增加，硫化物、耗氧量和色度也都有所增加，還需對廢水進(jìn)行補充處理。

二、化學(xué)混凝和沉淀法
（一）混凝法在廢水處理中，通?；炷ū仨毰c沉淀　法配合使用，故稱之為混凝沉淀法。它可以作為初級處理的手段，也可作為二級處理或深度處理的一種工藝。
１、基本原理向廢水中投加某種化學(xué)藥劑（常稱之為混凝劑），使水中難以沉淀的膠體懸浮顆粒或乳狀污染物質(zhì)推動穩(wěn)定后，由于互相碰撞以及附聚或聚合，搭拉而形成較大的顆?；蛐鯛钗?，從而更易于自然下沉或上浮而被除去。
可降低廢水的濁度、色度，除去多種高分子物質(zhì)、有機物和某些重金屬毒物和放射性物質(zhì)等，因此在工業(yè)廢水的處理中得到廣泛應(yīng)用。
２、常用的混凝劑常用的混凝劑可分為無機有和機兩大類。

（１）無機混凝劑。其應(yīng)用廣的主要有鋁鹽，如硫酸鋁、明礬、鋁酸鈉等；其次是鐵鹽，如硫酸亞鐵、硫酸鐵、三氯化鐵等；還有可以循環(huán)使用的混凝劑，如碳酸鎂等。這些藥劑均可取得良好的混凝效果，可根據(jù)水質(zhì)情況選用。
只是在混凝過程中，大多數(shù)會產(chǎn)生比較多的污泥。此外，還有一種無機高分子混凝劑，如聚全氯化鋁、聚合硫酸鐵，目前應(yīng)用為廣泛，混凝效果也更好。
（２）有機絮凝劑。它主要是人工合成酸聚丙烯酸鈉（陰離子型）、聚乙烯吡烯鹽（陽離子型）和聚丙烯酰胺（非離子型）等高分子絮凝劑。
這類絮凝劑只需投加少量，便可獲得較佳的絮凝效果，而且污泥量也少。當(dāng)單用某種絮凝劑不能取得良好效果時，還須投加助凝劑。
助凝劑大體上也可分為二類：a、用于調(diào)節(jié)或改善混凝條件的藥劑，如石灰、氯氣等；b、用于改善絮凝體結(jié)構(gòu)的高分子助凝劑，如聚丙烯酰胺、活性硅膠、骨膠和海藻酸鈉等。
有時，有機類絮凝劑與其他無機類混凝劑合用，絮凝的效果更佳，經(jīng)濟(jì)上也更適宜。某些天然的高分子物質(zhì)，如淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)以及膠和藻類等，本身就臉有混凝的作用。

３、混凝過程與設(shè)備混凝過程包括藥劑配制、投藥、混合與瓜幾個步驟。常用的設(shè)備有隔板式、旋轉(zhuǎn)式和渦流式三種瓜池。
混凝效果受許多因素的影響，如水溫、pH值，以及水中雜質(zhì)的性質(zhì)、組成和濃度等，都會影響混凝的進(jìn)行。而且，混凝劑的品種不同，各項參數(shù)的差異很大。為了選擇適宜的混凝劑，確定佳用量，還必須進(jìn)行混凝試驗?；旌献饔迷谟谘杆佟⒕鶆虻貙⑺巹U散到水中，與水中的懸浮物接觸，并形成細(xì)小的絮凝體，俗稱礬花。
可以采用機械方式或水力條件進(jìn)行混合，一般不超過2min。反應(yīng)的作用就是使細(xì)小的礬花逐漸絮凝成較大的顆粒而沉降或上浮，一般應(yīng)確保水流有適當(dāng)?shù)男趿鞒潭?，為?xì)小的礬花創(chuàng)造碰撞的機會和吸附的條件，但需防止礬花被打碎或下沉。
（二）化學(xué)沉淀法向廢水中投加稱之為沉淀劑的某種化學(xué)物質(zhì)，使其和水中的某些溶解性污染物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，生成溶度小的難溶于水的化合物，如將鹽類等沉淀下來，然后再分離出去，從而降低了溶解性污染物質(zhì)的濃度。
化學(xué)沉淀法多用于去除廢水中的重金屬離子，如汞、鎘、鉛、鋅等。也可以去除廢水中的營養(yǎng)性物質(zhì)，如磷等。
許多重金屬離子都可以生成氫氧化物或硫化物沉淀，因此常通過加堿或加石灰調(diào)節(jié)廢水的pH值，使其生成氫氧化物沉淀，或投加硫化氫、硫化鈉等沉淀劑，使其形成硫化物的沉降更困難，還需投加凝聚劑以加強沉淀效果。
而化學(xué)沉淀法形成的沉淀物中，往往含有較高濃度的一些重金屬，故必須考慮其回收利用或加以妥善的處理。

（三）氧化還原法廢水中某些有毒有守的溶解性污染物質(zhì)，可在氧化還原反應(yīng)過程中被氧化或被還原，轉(zhuǎn)化成無毒無害的新物質(zhì)或可從水中分離出來的氣體或固體，從而達(dá)到凈化處理的目的，這種方法稱為氧化還原法。
任何氧化還原過程都可寫成下列通式：還原劑＋氧化劑＝物質(zhì)的氧化形態(tài)（還原劑被氧化）＋物質(zhì)的還原狀態(tài)（氧化劑被還原）
１、氧化法在廢水的氧化處理中，常用的氧化劑有氧類和氯類。氧類氧化劑有空氣中氧、純氧、臭氧、過氧過氫、高錳酸鉀等。氯類氧化劑有氣態(tài)氯、液氯、漂白粉、次氯酸鈉、二氧化氯、三氯化鐵等。
２、還原法在廢水處理中，采用還原劑改變有毒、有害污染質(zhì)的價態(tài)，可消除或減輕其污染的程度。
常利用鐵粉、鋅粉、電解時的陰極反應(yīng)作為還原劑，此外還有硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉以及二氧化硫等也得到了應(yīng)用。
目前，還原法主要用于含鉻廢水及含汞廢水的處理。采用硫酸亞鐵-石灰法除鉻，硼氫化鈉法或鐵粉還原法除氯，都已經(jīng)在廢水處理中被采用。