化工污水具有多種特性，其中一些是毒性、刺激性及高濃度的有機物。這些污水中可能含有氰、酚、砷、汞、鎘和鉛等有毒或劇毒物質。此外，這些污水的生物需氧量（BOD）和化學需氧量（COD）較高，因為它們含有各種有機化合物如酸、醇、醛、酮、醚和環氧化物等。pH值的不穩定性也是化工污水的一個顯著特點，因為化學生產過程會導致污水有時呈強酸性，有時呈強堿性。這類污水還可能富含氮和磷等營養物質，并且水溫較高，因為化學反應通常在高溫下進行。另外，由于石油化工污水含有油類，因此油污染較為普遍。處理化工污水通常需要采用物理、化學、物理化學和生物處理方法。物理法利用物理作用來分離污水中的懸浮物或乳濁物，如格柵、篩濾、離心、澄清、過濾和隔油等。化學法通過化學反應去除溶解物質或膠體物質，如中和、沉淀、氧化還原、催化氧化、光催化氧化、微電解、電解絮凝和焚燒等。物理化學法利用物理化學作用去除溶解物質或膠體物質。而生物處理法則依賴微生物代謝作用，將有機污染物和無機微生物營養物轉化為穩定、無害的物質，常見的有活性污泥法、生物膜法、厭氧生物消化法、穩定塘與濕地處理等。由于化學反應通常在高溫下進行，排放的廢水往往溫度較高，這也是化工污水的一個顯著特征。在處理這類污水時，需要特別注意溫度控制，以確保處理效果。此外，一些化工污水含有大量油類，這使得處理過程更為復雜。在處理過程中，可能需要先進行油水分離，然后再進行其他處理步驟。化工污水中的營養物質較多，這可能導致水體富營養化，因此在處理時也需要特別關注這一問題。盡管化工污水的處理方法多樣，但恢復被污染的水域仍然是一個長期而艱巨的任務。即使污染物排放停止，水域的恢復也需要很長時間。因此，在處理化工污水時，除了考慮當前的處理效果外，還需要考慮到長期的環境影響。