化工废水中的污染物质是多种多样的，专业化工废水处理，所以往往不可能用一种处理单元就能够把所有的污染物质去除干净。一般一种废水往往需要通过由几种方法和几个处理单元组成的处理系统处理后，才能够达到排放要求。
按作用原理划分
针对不同污染物质的特征，发展了各种不同的化工废水处理方法，这些处理方法按其作用原理划分为四大类：物理处理法、化学处理法、物理化学法和生物处理法。 通过物理作用，以分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态污染物质（包括油膜和油珠）的废水处理法，根据物理作用的不同，又可分为重力分离法、离心分离法和筛滤截留法等。
与其他方法相比，物理法具有设备简单、成本低、管理方便、效果稳定等优点，主要用于去除废水中的漂浮物、悬浮固体、砂和油类等物质。
物理法包括过滤、重力分离、离心分离等。 通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物质或将其转化为无害物质的废水处理法。可用来除去废水中的金属离子、细小的胶体有机物、无机物、植物营养素（氮、磷）、乳化油、色度、臭味、酸、碱等。
化学法包括中和法、混凝法、氧化还原、电化学等方法。
化工废水基本特征
(1) 水质成分复杂，副产物多，反应原料常为溶剂类物质或环状结构的化合物，增加了废水的处理难度;
(2) 废水中污染物含量高，这是由于原料反应不完全和原料、或生产中使用的大量溶剂介质进入了废水体系所引起的;
(3) 有毒有害物质多，精细化工废水处理，精细化工废水中有许多有机污染物对微生物是有毒有害的。如卤素化合物、硝基化合物、具有杀菌作用的分散剂或表面活性剂等;
(4) 生物难降解物质多，B/C比低，可生化性差;
(5) 废水色度高。
无机化工废水包括从无机矿物制取酸、碱、盐类基本化工原料的工业，这类生产中主要是冷却用水，化工废水处理设备，排出的废水中含酸、碱、大量的盐类和悬浮物，有时还含硫化物和有毒物质。有机化工废水则成分多样，包括合成橡胶、合成塑料、人造纤维、合成染料、油漆涂料、制药等过程中排放的废水，具有强烈耗氧的性质，毒性较强，北京化工废水处理，且由于多数是人工会成的有机化合物，因此污染性很强，不易分解。
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