向汙水中投加某種化學物質,使它與汙水中的溶解性物質發生互換反應,生成難溶於水的沈澱物,以降低汙水中溶解物質的方法.這種處理法常用於含重金屬、氰化物等工業生產汙水的處理.按使用沈澱劑的不同,化學沈澱法可分為石灰法（又稱氫氧化物沈澱法）、硫化物法和鋇鹽法.
2．混凝法：硫酸鋁、堿式氯化鋁、鐵鹽（主要指硫酸亞鐵、三氯化鐵及硫酸鐵）等.
向水中投加混凝劑,可使汙水中的膠體顆粒失去穩定性,凝聚成大顆粒而下沈.通過混凝法可去除汙水中細分散固體顆粒、乳狀油及膠體物質等.該法可用於降低汙水的濁度和色度,去除多種高分子物質、有機物、某種重金屬毒物（汞、鎘、鉛）和放射性物質等,也可以去除能夠導致富營養化物質如磷等可溶性無機物,此外還能夠改善汙泥的脫水性能.因此混凝法在工業汙水處理中使用得非常廣泛,既可作為獨立處理工藝,又可與其他處理法配合使用,作為預處理、中間處理或最終處理.目前常采用的混凝劑有硫酸鋁、堿式氯化鋁、鐵鹽（主要指硫酸亞鐵、三氯化鐵及硫酸鐵）等.
當單獨使用混凝劑不能達到應有凈水效果時,為加強混凝過程、節約混凝劑用量,常可同時投加助凝劑.
3．中和法：石灰、氫氧化鈉、石灰石、稀硫酸、CO2等.
用於處理酸性廢水和堿性廢水.向酸性廢水中投加堿性物質如石灰、氫氧化鈉、石灰石等,使廢水變為中性.對堿性廢水可吹入含有CO2的煙道氣進行中和,也可用其他的酸性物質進行中和.
4．氧化還原法：液氯、臭氧、高錳酸鉀、還原劑等.
利用液氯、臭氧、高錳酸鉀等強氧化劑或利用電解時的陽極反應,將廢水中的有害物氧化分解為無害物質；利用還原劑或電解時的陰極反應,將廢水中的有害物還原為無害物質,以上方法統稱為氧化還原法.
氧化還原方法在汙水處理中的應用實例有：空氣氧化法處理含硫汙水；堿性氯化法處理含氰汙水；臭氧氧化法在進行汙水的除臭、脫色、殺菌及除酚、氰、鐵、錳,降低汙水的BOD與COD等均有顯著效果.還原法目前主要用於含鉻汙水處理.