化工废水处理一般是采用化学、物理、生物等手段对废水进行一系列的操作，使水中污染物降至周围环境可接受的水平。
在生活中，大家所能见到的废水一般来源于周围受污染的河涌、水沟等，黑臭或是五颜六色散发着各种味道的水体，实际上，水体发黑发臭这也是一种水体的自净过程，只是它的自净速度相对更加缓慢，化工废水出来中的生化厌氧法便是模拟了这种过程，投加更多的菌种，提供给微生物更好运行环境，使净化速度加快。但是，微生物的生长环境也是很苛刻的，和人一般，需要良好的温度，充足的营养物质等才能更好地去繁殖。因此，生物法虽为化工废水处理的主流工艺，也是需要配合奇它的化工废水处理工艺来进行预处理或后续加强处理。
预处理与深度处理通常采用物理法、化学法或联合工艺。如黑臭的河涌一般是由于底部淤泥沉积，若直接进行生化处理，过高的固定悬浮物使废水难以和菌种有效接触，取不到理想的效果，因此需在生化前利用沉淀或混凝沉淀的方式对淤泥与水进行分离。深度处理一般则是根据处理标准的需要，对较难达到的指标特定处理，如对难降解的有机物进行氧化，折点加氯去除氨氮、石灰钙盐脱磷等。
化工废水是否转化成清水，还需要根据污染物指标来判断，像一些化工废水观感澄清，也有可能存在上万的COD，相比生活废水浓度高出几十甚至上百倍。
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