Các phương pháp hóa học xử lý nước thải gồm có: trung hòa, oxy hóa và khử. Tất cả các phương pháp này đều dùng tác nhân hóa học nên tốn nhiều tiền. Người ta sử dụng các phương pháp hóa học để khử các chất hòa tan và trong các hệ thống nước khép kín.

Đôi khi phương pháp này được dùng để xử lý sơ bộ trước khi xử lý sinh học hay sau công đoạn này như là một phương pháp xử lý nước thải lần cuối để thải vào nguồn.

1.1 Phương pháp trung hòa

Trung hòa nước thải được thực hiện bằng nhiều cách khác nhau

— Trộn lẫn nước thải với axit hoặc kiềm.-

— Bổ sung các tác nhân hóa học.

— Lọc nước axit qua vật liệu lọc có tác dụng trung hòa.

— Hấp thụ khí axit bằng chất kiềm hoặc hấp thụ amoniăc bằng nước axit.

Trong quá trình trung hòa một lượng bùn cặn được tạo thành. Lượng bùn này phụ thuộc vào nồng độ và thành phần của nước thải cũng như loại và lượng các tác nhân xử dụng cho quá trình.

1.2 Phương pháp oxy hóa và khử

Để làm sạch nước thải có thể dùng các chất oxy hóa như Clo ở dạng khí và hóa lỏng, dioxyt clo, clorat canxi, hypoclorit canxi và natri, pemanganat kali, bicromat kali, oxy không khí, ozon…

Trong quá trình oxy hóa, các chất độc hại trong nước thải được chuyển thành các chất ít độc hơn và tách ra khỏi nước thải. Quá trình này tiêu tốn một lượng lớn tác nhân hóa học, do đó quá trình oxy hóa học chỉ được dùng trong những trường hợp khi các tạp chất gây nhiễm bẩn trong nước thải không thể tách bằng những phương pháp khác.

Oxy hóa bằng Clo

Clo và các chất có chứa clo hoạt tính là chất oxy hóa thông dụng nhất. Người ta sử dụng chúng để tách H2S, hydrosunfit, các hợp chất chứa metylsunfit, phenol, xyanua ra khỏi nước thải.

Khi clo tác dụng với nước thải xảy ra phản ứng

Cl2  +  H2O  =  HOCl  +  HCl

HOCl  ↔  H+  +  OCl-

Tổng clo, HOCl và OCl- được gọi là clo tự do hay clo hoạt tính.

Các nguồn cung cấp clo hoạt tính còn có clorat canxi (CaOCl2), hypoclorit, clorat, dioxyt clo, clorat canxi được nhận theo phản ứng

Ca(OH)2  +  Cl2  =  CaOCl2  +  H2O

Lượng clo hoạt tính cần thiết cho một đơn vị thể tích nước thải là: 10 g/m3 đối với nước thải sau xử lý cơ học, 5 g/m3 sau xử lý sinh học hoàn toàn.

Phương pháp Ozon hóa

Ozo tác động mạnh mẽ với các chất khoáng và chất hữu cơ, oxy hóa bằng ozo cho phép đồng thời khử màu, khử mùi, tiệt trùng của nước. Sau quá trình ozo hóa số lượng vi khuẩn bị tiêu diệt đến hơn 99%, ozo còn oxy hóa các hợp chất Nito, Photpho…