中水处理的化学技术主要有以下几种。
(1)中和法 酸性和碱性废水，可用中和法处理，向废水中加中和剂，也可用碱性废液，达到“以废治废”的目的。
(2)化学沉淀法 在废水中加入适当的沉淀剂，使废水中的有害物质成难溶物而沉淀除去。这是除去废水中金属离子常用的方法。通常使其生成溶度积更小的沉淀，如氢氧化物和硫化物。在重金属离子污染的废水处理时，利用沉淀转化的原理，以FeS为转化剂可有效地除去汞、铜、铅等有害的重金属离子。对六价铬，可以酸化后，加钡盐或铅盐生成重铬酸钡或重铬酸铅而除去。
(3)氧化还原法 利用氧化剂或还原剂将废水中的有害物质转变成无毒物或微溶物，再进行处理。如用氯气、漂白粉等将氰跟转化为毒性较小的氰酸根，再使之完全氧化。氯气是常用的氧化剂，但氯气是有毒的物质，与水中的有机物反应会生成致癌性的三卤甲烷。因此，氯正逐步被溴、二氧化氯、过氧化氢、臭氧等取代。
(4)凝聚沉淀法 在含有细小悬浮物或含有呈溶胶状的污染物的废水中，加入污染物所带相反的电荷的絮凝剂，因发生电性中和，使污染物凝聚成絮状黏性大颗粒而沉降下来。常用的絮凝剂有明矾、硫酸铝。碱性氯化铝等无机盐凝结剂。由于高性能高电荷阳离子聚丙烯酰胺(PAM)等有机聚合物絮凝剂处理的废水污泥易于脱水，污泥滤饼固体含量较大，PAM的生产和应用正不断扩大。
(5)离子交换法 离子交换所用的树脂是一种高分子聚合物，按其所带的基因性质，可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。阳离子交换树脂是指分子中含有酸性基因的离子交换树脂，在水及其他极性溶剂中溶胀，溶液呈酸性，能使分子中的氢、钠、钾等与溶液中的其他阳离子交换。分子中含有碱性基因的称为阴离子交换树脂，在水中溶胀，水溶液成碱性，能使其分子内的氢氧根或其他阴离子与水中的阴离子交换。
(6)高级氧化技术(AOT) AOT救赎利用光、声、电、磁或无毒试剂催化氧化技术处理有机废水，尤其是那些难于生化降解的有机污染物。
①光催化氧化的原理是反应中产生氧化能力极强的O-H，O-H能够无选择性地氧化水中的有机污染物，使之完全分解为CO2和H2O。但光催化反应要求处理物质有良好透光性，对于杂质多、浊度高、透光性差的高浓度污水要先用物理、生物法处理后，再用光催化降解。在工业应用方面，还有待于进一步深入研究光催化剂的固定问题及光催化反应器的开发。
②超声波降解有机污染物的原理是利用声能促使有机物在空化氯泡内发生化学键断裂、高温分解或自由基反应而使废水中的有机污染物降解。
③超临界流体技术是利用临界压力和临界温度以上的流体所具有的特异增加的溶解能力而发展起来的水处理技术。将有机废料与氧置于超临界水中，经过高温高压下的自由基反应，在几分钟内就可以将有机废料完成转化成CO2和H20，该法具有速度快、无需催化剂、效率高等优点，在处理常规方法难以处理的废水中的有机物和高分子材料(如酚类化合物、氯烃类化合物、含氮化合物、有机氧化物)等方面，具有显著的优越性。