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針對不同污染物的特征，發展了各種不同的廢水處理方法，特別是對化工廢水處理，這些處理方法可按其作用原理劃分為4大類，即物理處理法、化學處理法、物料化學處理法和生物處理法。
一、物理處理法
通過物理作用，以分離、回收廢水中不溶解的呈懸浮狀態污染物質(包括油膜和油珠)的廢水處理法，根據物理作用的不同，又可分為重力分離法、離心分離法和篩濾截留法等。物理法包括過濾、重力分離、離心分離等。
二、化學處理法
通過化學反應和傳質作用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態的污染物質或將其轉化為無害物質的廢水處理法。可用來除去廢水中的金屬離子、細小的膠體有機物、無機物、植物營養素(氮、磷)、乳化油、色度、臭味、酸、堿等。
化學法包括中和法、混凝法、氧化還原、電化學等方法。
三、物理化學法
利用物理化學作用去除廢水中的污染物質。廢水經物理方法處理后，仍會含有某些細小的懸浮物以及溶解的有機物，為了進一步去除殘存在水中的污染物，可進一步采用物理化學方法進行處理。
主要有吸附法、離子交換法、膜分離法、萃取法、汽提法和吹脫法等。
四、生物化學處理法
通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶液、膠體以及微細懸浮狀態的有機性污染物質轉化為穩定、無害的廢水處理方法。生物處理過程的實質是一種由微生物參與進行的有機物分解過程，分解有機物的微生物主要是細菌，其它微生物如藻類和原生動物也參與該過程，但作用較小。
五、微電解處理法
微電解處理作為近年來新興起的處理工藝，已取得了廣泛的應用。現有工藝生產的微電解填料已克服了板結鈍化的弊端，填料可持續高效的運行。
特別針對有機物濃度大、高毒性、高色度、難生化廢水的處理，可大幅度地降低廢水的色度和COD，提高B/C比值即提高廢水的可生化性。可廣泛應用于：印染、化工、電鍍、制漿造紙、制藥、洗毛、農藥、醬菜、酒精等各類工業污水處理及處理水回用工程。
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