化学工业废水指化工产品生产过程中产生的废水，以及工业冷却水、废气洗涤水、设备及场地冲洗水等废水。不同化工行业产生废水的量和污染物的种类及浓度差别很大。按照污染物的种类可将化工废水分为无机化工废水和有机化工废水。

无机化工废水主要来自化学矿山、酸碱工业、电镀工业、化肥工业等行业的生产环节。该类废水中含有较高浓度的重金属离子、酸、碱等污染物。针对无机化工废水，常采用化学沉淀法、电解法、吸附法、膜分离法、离子交换法等进行处理。

有机化工废水主要来自石油化学工业、塑料工业、染料工业、洗涤剂工业等行业的生产过程。该类废水中包含大量结构复杂、有毒有害、难生物降解的有机物污染物质。其特点为废水污染组分复杂、污染物浓度高、生物毒性强、可生化性差和盐度高。针对有机化工废水，常用的处理方法为物化法和生物法。针对难降解的化工废水，特别是高浓度难降解的有机化工废水，单独使用物化法和生物法都难以达到理想的处理效果。因此，工程上常采用物化法与生物法相结合的组合工艺来实现对该类废水的高效处理。其中，生物法由于具有投资和运行成本低等优点，常被用作化工废水处理的主体工艺；物化法常用于废水的预处理和深度处理。物理方法如混凝沉淀、气浮、吸附等常用于化工废水的预处理单元，以缓解后续生物法处理的压力。此外，高级氧化技术也常被用于该类废水的预处理，其目的是提高废水的可生化性、降低废水的生物毒性。针对化工废水中有毒难降解有机污染物的生物强化降解，也有大量研究，主要包括高效优势菌株筛选和固定化、共代谢措施和投加生长素等措施。

由于水资源的匮乏，经常规处理后的化工废水也常采用膜技术进行深度处理，作为工业用水补充水，常见的膜分离技术有超滤、微滤、纳滤、电渗析及反渗透等，可进一步去除废水残余的有机污染物和无机阴阳离子。