Химические методы предусматривают использование для очистки воды химических реагентов, а сам процесс реализуется благодаря химическим реакциям. Такими процессами являются: адсорбция, коагуляция электролитами, флокуляция, нейтрализация и др.

Реальные сточные воды часто содержат эмульгированные примеси в смеси с поверхностно-активными веществами, которые стабилизируют поверхность капелек эмульсии и затрудняют очистку воды. Так, например, в сточных водах от умывальников и душевых содержатся мыло, жиры, масла и т. п. Мыло присутствует в растворенном состоянии, а жиры и масла — в виде эмульсии. Для очистки воды в нее добавляют химический реагент (например, хлористый кальций), обеспечивающий благодаря протекающим химическим реакциям перевод растворенного (натриевого) мыла в нерастворенное (кальциевое) и последующее отделение от воды нерастворимых и эмульгированных примесей.

В целях экономии чистого реагента СаС12 можно использовать осадок от растворения хлорной извести в воде, который состоит преимущественно из труднорастворимых соединений — Са(ОН)2 и СаС03 — и содержит значительное количество активного хлора (3—5 % от массы осадка).