化學處理工藝主要通過添加化學藥劑與汙水中的汙染物質直接進行反應或與汙水中的其他物質反應來改變汙水的物理、化學性質，從而達到去除汙水中汙染物的目的。

常見的化學處理工藝包括混凝、絮凝、中和和氧化還原等。

混凝是指通過投加混凝劑使汙水中的膠體物質凝聚成固體顆粒，絮凝則是投加絮凝劑使汙水中的微小顆粒聚集成較大的絮凝物，便於後續從水中去除。

中和是通過投加酸或者堿調節汙水的pH值，達到酸堿中和的目的。

氧化還原則是通過添加藥劑與汙水中的汙染物質發生氧化還原反應，使汙水中的汙染物質分解或形成不溶於水的氣體或固體，將其從水中去除。

化學處理工藝常被用來進行酸堿中和或去除水中特定的汙染物質，如膠體物質、重金屬離子等，現在也經常作為高濃度有機廢水的前處理工藝，通過高級氧化技術分解水中的有機汙染物。

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