废水中污染物质是多种多样的，所以往往不可能用一种处理单元就把所有污染物质去除干净。
    化工废水处理的主要原则：首先才清洁生产的角度出发，改革生产工艺好设备，减少污染物，防止废水外排，进行综合利用和回收。必须外排的废水，其处理方法随水质和要求而异。按处理深度又可分为一级处理、二级处理、三级处理。
    一级处理：
    主要分离去除废水中的漂浮物和部分悬浮状态的污染物质，调节废水pH、减轻废水的腐化程度和后续处理工艺负荷的处理方法。可以采用栅网过滤、自然沉淀、上浮、隔油等方法。污水经一级处理后，一般达不到排放标准。所以一般以一级处理为预处理，以二级处理为主体，必要时再进行三级处理，即深度处理，使污水达到排放标准或补充工业用水和城市供水，一级处理的常用方法如下。
    a.筛滤法：筛滤法是分离污水中呈悬浮状态污染物质的方法。常用设备是格栅和筛网。格栅主要用于截留污水中大于栅条间隙的漂浮物，一般布置在污水处理场或泵站的进口处，以防止管道、机械设备以及其他装置的堵塞。格栅的清渣，可常用人工或机械方法，有的是用磨碎机将栅渣磨碎后，再投入格栅下游，以解决栅渣的处置问题。筛网的网孔较小，主要用以滤除废水中的纤维、纸浆等细小悬浮物，以保证后续处理单元的正常运行和处理效果。
    b.沉淀法：沉淀法是通过重力沉降分离废水中呈悬浮状态污染物质的方法。沉淀法的主要构筑物有沉砂池和沉淀池，用于一级处理的沉淀池，通称初级沉淀池。其作用为：①去除污水中大部分可沉的悬浮固体；②作为化学或生物化学处理的预处理，以减轻后续处理工艺的负荷和提高处理效果。
    c.上浮法：上浮法用于去除污水中相对密度小于的污染物，或通过投加药剂、加压溶气等措施去除相对密度稍大于的污染物质。在一级处理工艺中，主要是用于去除污水中的油类及悬浮物质。
    d.预曝气法：预曝气法是在污水进入处理构筑物以前，先进行短时间（10-20min）曝气。其作用为：①可产生自然絮凝或生物絮凝作用，使污水中的微小颗粒变大，以便沉淀分离；②氧化废水中的还原性物质；③吹脱污水中溶解的挥发物；④增加污水中的溶解氧，减轻污水的腐化，提高污水的稳定度。
    二级处理：
    污水通过一级处理后，再加处理，用以除去污水中大量有机污染物，使污水进一步净化的工艺过程。污水在经过筛滤、沉淀或上浮等一级处理之后，可以有效地去除部分悬浮物，生化需氧量(BOD)，但一般不能去除污水(25-40%）也可以去除中呈溶解状态的和呈胶体状态的有机物和氧化物、硫化物等有毒物质，不能达到污水排放标准。因此需要进行二级处理，二级处理的主要方法如下。
    a.活性污泥法：废水生物化学处理中的主要处理方法。以污水中有机污染物作为底物，在有氧的条件下，对各种微生物群体进行混合连续培养，形成活性污泥。利用这种活性污泥在废水中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用过程，去除废水中有机污染物，从而得到净化。活性污泥法从开创至今已经有90年的历史，目前已成为有机工业废水和城市污水最有效的生物处理法，应用非常普遍。活性污泥法运行方式多种多样，如传统活性污泥法、阶段曝气法、生物吸附法、混合式曝气法、纯氧曝气法、深井曝气法，以及近几年所发展的氧化沟（延时曝气活性污泥法）。
    b.生物膜法:生物膜法是使废水通过生长在固定支承物表面的生物膜，利用生物氧化作用和各相之间的物质交换，降解废水中有机污染物的方法。用这种方法处理废水的构筑物有生物滤池、生物转盘和生物接触氧化池以及最近发展起来的悬浮载体流化床，目前采用生物接触氧化池为多。近年来，有的国家正在研究和采用化学或物理化学处理法作为二级处理主体工艺，预期这些方法将随着化学药剂品种的不断增加，处理设备和工艺的不断改进而得到推广。污水二级处理可以去除污水中大量BOD和悬浮物，在较大程度上净化污水，对保护环境起到了一定作用。但随着污水量的不断增加，水资源的日益紧张，需要获取更高质量的处理水，以供重复使用或补充水源。为此，有时需要在二级处理基础上，再进行污水三级处理。
    三级处理:
    污水三级处理又称污水深度处理或高级处理。为进一步去除二级处理未能去除的污染物质，其中包括微生物未能降解的有机物或磷、氮等可溶性无机物。三级处理是深度处理的同义词，但二者又不完全一致。三级处理是经二级处理后，为了从废水中去除某种特定的污染物质，如磷、氮等，而补充增加的一项或几项处理单元；至于深度处理则往往是以废水回收、复用为目的，在二级处理后所增设的处理单元或系统。三级处理耗资较大，管理也较复杂，但能充分利用水资源。
    完善的三级处理由除磷、除氮、除有机物（主要是难以生物降解的有机物）、除病毒和病原菌、除悬浮物和触矿物质等单元过程组成。根据三级处理出水的具体去向，其处理流程和组成单元是不同的。如果为防止受纳水体富营养化，则采用除磷和除氮的三级处理；如果为保护下游引用水源或浴场不受污染，则应采用除磷、除氮、除毒物、除病菌和病原菌等三级处理，如直接作为城市饮用水以外的生活用水，如洗衣、清扫、冲洗厕所、喷洒街道和绿化地带等用水，其出水水质要求接近于饮用水标准。