化工污水的基本特征是：
(1) 水質成分複雜，副産物多，反應原料常爲溶劑類物質或環狀結構的化合物，增加了廢水的處理難度；
(2) 廢水中污染物含量高，這是由于原料反應不完全和原料、或生産中使用的大量溶劑介質進入了廢水體系所引起的；
(3) 有毒有害物質多，精細化工污水中有許多有機污染物對微生物是有毒有害的，如鹵素化合物、硝基化合物、具有殺菌作用的分散劑或表面活性劑等；
(4) 生物難降解物質多，B/C比低，可生化性差；(5) 廢水色度高。
2.1 物理處理技術的進展
(1) 磁分離法，是通過向化工污水中投加磁種和混凝劑，利用磁種的剩磁，在混凝劑同時作用下，使顆粒相互吸引而聚結長大，加速懸浮物的分離，然後用磁分離器除去有機污染物，國外高梯度磁分離技術已從實驗室走向應用。
(2) 聲波技術，是通過控制超聲波的頻率和飽和氣體，降解分離有機物質。
(3) 非平衡等離子體技術，是用高壓脈沖放電，輝光放電産生的等離子體對水中的有機污染物可進行氧化降解。
2.2 化學處理技術的進展
(1) 紫外光催化氧化處理技術，是利用TiO2等半導體催化劑在300~400 nm的紫外光照射下，産生光電子空穴和形成羟基自由基等強氧化劑的能力，将廢水中的有機物氧化分解，并最終氧化爲CO2和H2O。在各種有機廢水處理方面有大量的實驗室研究報道，在印染廢水脫色方面該技術與其它技術聯用，已有工業化成功應用的實例。化工、醫藥等難降解工業廢水處理是該技術目前研究的活躍領域。研究重點在光源、反應器設計、高效催化劑及催化劑回收等方面。有廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務平台咨詢具備類似污水處理經驗的企業。
(2) 濕法氧化(WO)和超臨界水氧化法(SCWO) ，濕法氧化是在高溫高壓下，在水溶液中有機物發生氧化反應的處理技術。利用催化劑，用空氣中的氧氣和純氧爲氧化劑，可以在較低的溫度和壓力下，使有機物氧化。濕法氧化作爲高濃度難降解有機廢水的處理技術在國外已有應用，國内有濕法氧化法處理染料和有機磷廢水的實驗室研究，但是還沒有到實際工業應用階段。但是随着催化濕法氧化水處理技術研究的發展和日益嚴峻的難降解有機廢水處理的需求，該技術的應用研究已經受到人們的重視，并被認爲是處理化工難降解廢水中應優先考慮發展的技術領域。目前濕法氧化技術的研究重點應是溫和反應條件下(溫度106℃以下，壓力0.6 MPa以下)，作爲高濃度(5 000 mg/L以上)難降解有機廢水的預處理。研究适合于濕法氧化的非貴金屬催化劑、選擇優化的反應條件和反應器材料的腐蝕問題等。
超臨界氧化廢水處理技術是在濕法氧化基礎上發展的一種有毒有機固廢物和工業廢水的高級氧化技術。SCWO在水臨界點(22.1 MPa，374 ℃)以上，在極短時間内将各種有機物完全氧化爲二氧化碳和水，不産生二次污染，被稱爲生态水處理技術。當廢水中的有機物濃度在2%以上時，利用有機物氧化反應産生的熱量維持系統的反應溫度，基本不需要外界供熱。美國國家關鍵技術六大領域之一“能源與環境”中指出，超臨界水氧化是最有前途的難降解有機廢水處理技術。目前美國、等國家已經進入中試或工業化試驗階段，我國近年來開始實驗室研究。在國外超臨界水氧化法已經成功地用于各類有機廢水的處理，但對反應器材料要求也高，目前還未能找到一種理想的能長期耐腐蝕、耐高溫和耐高壓的反應器材料。
(3) 微電解技術，又稱爲内電解、鐵還原、鐵碳法、零價鐵法等技術，是被廣泛研究與應用的一項廢水處理技術。生物難降解廢水，如染料、印染、農藥、制藥等工業廢水的處理可以用微電解爲預處理手段，從而實現大分子有機污染物的斷鏈、發色與助色基團的脫色，提高廢水的可生化性，便于後續生化反應的進行。目前，微電解處理技術的研究與應用主要針對某一種或某一類工業廢水，尚未形成系統的理論與技術。
微電解反應器内的填料主要有兩種：一種爲單純的鐵刨花；另一種爲鑄鐵屑與惰性碳顆粒(如石墨、活性碳、焦炭等)的混合填充體。兩種填料均具有微電解反應所需的基本元素：Fe和C。低電位的Fe與高電位的C在廢水中産生電位差，具有一定導電性的廢水充當電解質，形成無數的原電池，産生電極反應和由此所引起的一系列作用，改變廢水中污染物的性質，從而達到廢水處理的目的。
(4) 輻照法、脈沖電暈技術，是利用高能電子發生裝置或脈沖發生裝置産生的電能電子束與水分子碰撞，形成激發态從而發生氧化降解作用。該技術有去除率高、設備占地小，操作簡單，但對各種發生裝置技術要求高，且價格昂貴，有的還需要特殊的防護措施，若要真正投入運行還需進行大量研究。
2.3 生物處理技術的發展
(1) 好氧活性污泥法的發展，用篩選、馴化、誘導、誘變和基因育種等手段培制能分解難生物降解有機物的工程菌是改進當前活性污泥工藝重要途徑之一。在厭氧工藝中除了改良菌株以外，還改進生物處理的主要流程，如A/O，A2/O流程，對除去難降解有機物是極爲經濟和有效的。生物膜法是一種耐毒性基質較強的接觸生物氧化工藝，但處理的水質不如活性污泥好，将二者結合作用即可顯著提高生化降解功能。
(2) 高效微生物優勢菌種選育國内現有二級處理設施中，生物處理占70%~80%，生活污水生物處理占100%。目前廢水的生物處理的新技術、新工藝研究活躍，對難降解污染物的高效降解菌的選育與應用研究是當前生物處理中重要方向。國外已經工業化生産用于多種難降解工業廢水處理的微生物制劑。如以色列被200ｔ油污染的海灘，采用選育的石油降解菌三個月内降解石油類污染物80%。國内在有機磷農藥廢水優勢菌種選育方面也有許多工作，如成都生物所等選育出有機磷優勢降解菌種。水處理中的固定化微生物技術具有微生物負載量高、處理效率高。同時可以查看中國污水處理工程網更多技術文檔。
(3) 固定化細胞技術(簡稱IMC)，也叫固定化微生物技術，是指通過化學或物理手段，将篩選分離出的适宜于降解特定廢水的高效菌株，或通過基因工程技術克隆的特異性菌株進行固定化，使其保持活性并反複利用。
經濟有效地去除難生物降解有機物和濃度較高的氨氮一直是困繞化工污水處理的難題。由于自然界存在的一般微生物對其降解的能力很差，采用傳統的生物處理法，難于奏效。而采用其他的物理化學方法，處理費用往往十分昂貴。廢水中的氨氮排入水體，會影響作爲生活飲用水水源的水體水質和漁業生産，嚴重時會産生水體的富營養化。采用傳統生物處理法中的硝化-反硝化工藝，可經濟有效地去除廢水中低濃度的氨氮，并已成功地應用在城市污水和生活污水處理中。但某些化工污水中的氨氮濃度很高，當其濃度超過200 mg/L時，一般的微生物将會受到抑制，使生物硝化脫氮過程失效，而采用物理化學方法，同樣存在技術和經濟上的問題。
在固定化酶技術上發展起來的固定化細胞技術，由于其諸多的優點：生物處理構築物中微生物濃度高，反應速度快；固定對某種特定污染物有較強降解能力的酶或微生物，使有毒難降解物質的降解成爲可能；固定化技術爲生理特性不同的硝化菌、反硝化菌的生長繁殖提供了良好的微環境，使得硝化、反硝化過程可以同時進行，從而提高了生物脫氮的速度和效率；固定化微生物特别是混合菌相當于一個多酶反應器，對成分複雜的有機廢水适應能力強，因而成爲近年來廢水生物處理領域的研究熱點。而爲降解廢水中不同類型的難降解有機污染物所選育的可與之相抗衡的優勢高效菌以及利用基因工程技術所構建的基因工程菌，爲固定化細胞技術處理廢水提供了極大的潛力，使廢水生物處理技術将産生一次重大的技術革新。
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