水的化學處理方法就是向污水投加化學物質，利用化學反應來分離回收污水中的污染物，或是其轉化為無害物質。屬于化學處理法的有以下幾種。

⑴混凝法

混凝法是向污水中投加一定量的藥劑，經過脫穩、架橋等反應過程，使污水中的污染物凝聚并沉降。水中呈膠體狀態的污染物質通常帶有負電荷，膠體顆粒之間互相排斥形成穩定的混合液，若水中帶有相反電荷的電解質（混凝劑）可使污水中的膠體顆粒改變為呈電中性，并在分子引力作用下，凝聚成大顆粒下沉。

⑵中和法

用化學方法消除污水中過量的酸和堿，使其pH值達到中性左右的過程稱為中和法。處理含酸污水以堿作為中和劑，處理含堿污水以酸作為中和劑，也可以吹入含CO2的煙道氣進行中和。酸和堿均指無機酸和無機堿，一般依照“以廢制廢”的原則，亦可采用藥劑中和處理，可以連續進行，也可間歇進行。

⑶氧化還原法

污水中呈溶解狀態的有機物和無機物，在投加氧化劑和還原劑后，由于電子的遷移而發生氧化和還原作用形成無害的物質。常用的氧化劑有空氣中的氧、純氧、漂白粉、臭氧、氯氣等，氧化法多用于處理含氰含酚廢水。常用的還原劑則有鐵屑、硫酸亞鐵、亞硫酸氫鈉等，還原法多用于處理含鉻、含汞廢水。

⑷電解法

在廢水中插入電極并通過電流，則在陰極板上接受電子。在水的電解過程中，陽極上產生氧氣，陰極上產生氫氣。上述綜合過程使陽極上發生氧化作用，在陰極上發生還原作用。目前電解法主要用于處理含鉻及含氰廢水。

⑸吸附法

污水吸附處理主要是利用固體物質表面對污水中污染物質的吸附，吸附可分為物理吸附和生物吸附等。物理吸附是吸附劑和吸附質之間在分子力作用下產生的，不產生化學變化，而化學吸附法則使吸附劑和吸附質在化學鍵力作用下起吸附作用的，因此化學吸附選擇性較強。此外，在生物作用下也可產生生物吸附。在污水處理中常用的吸附劑有活性炭、磺化煤、硅藻土、焦炭等。

⑹化學沉淀法

向污水中投加某種化學藥劑，使它和某些溶解物質產生反應，生成難溶鹽沉淀下來。多用于處理含重金屬離子的工業廢水。

⑺離子交換法

離子交換法在污水處理中應用較廣。使用的離子交換劑分為無機離子交換法（天然沸石和合成沸石）、有機離子交換樹脂（強酸性陽離子樹脂、弱酸性陽離子樹脂、強堿性陰離子樹脂、弱堿性陰離子樹脂、鰲和樹脂等）。采用離子交換法處理污水時，必須考慮樹脂的選擇性。樹脂對各種離子的交換能力是不同的，這主要取決于各種離子對該種樹脂親和力的大小，又稱選擇性的大小，另外還要考慮到樹脂的再生方法等。

⑻膜分離法

滲析、電滲析、超濾、微濾、反滲透等通過一種特殊的半滲透膜分離水中的離子和分子的技術，統稱為膜分離法。電滲析法主要用于水的脫鹽，回收某些金屬離子等。反滲透作用主要是膜表面化學本性所起的作用，他分離的溶質粒徑小，除鹽率高，所需的工作壓力大；超濾所用的材質和反滲透相同，但超濾是篩濾作用，分離溶質粒徑大，透水率高，除鹽率低，工作壓力小。