Η χημική επεξεργασία λυμάτων είναι μια περίπλοκη βιομηχανική διαδικασία που χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση επιβλαβών ουσιών και βακτηρίων από τα ακατέργαστα λύματα και την απορροή όμβριων υδάτων. Εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων που χρησιμοποιείται φίλτρο, βρώμικο νερό έτσι ώστε να μπορεί να ανακυκλωθεί ξανά σε φυσικές και τεχνητές πηγές νερού. Πολυάριθμες χημικές ουσίες χρησιμοποιούνται σε διαφορετικές φάσεις της διαδικασίας διήθησης για τον διαχωρισμό στερεών, την εξόντωση βακτηρίων και παρασίτων και την απομάκρυνση των επικίνδυνων τοξινών. Οι χημικές ενώσεις του χλωριούχου σιδήρου, της στυπτηρίας, του όζοντος, του χλωρίου και του ασβέστη βοηθούν στον καθαρισμό ακόμη και των πιο μολυσμένων συγκεντρώσεων λυμάτων. Αφού τα λύματα φιλτραριστούν, απολυμανθούν και εξουδετερωθούν, δεν αποτελούν πλέον περιβαλλοντική απειλή και κρίνονται ασφαλή για δημόσια χρήση και κατανάλωση.
Μια μονάδα επεξεργασίας συνήθως ελέγχει διάφορες διαδικασίες φυσικής διήθησης πριν από τη χρήση χημικής επεξεργασίας λυμάτων. Οι μεγάλες φυγόκεντρες διαχωρίζουν το μεγαλύτερο μέρος της λάσπης και των ελαίων από τα λύματα περιστρέφοντας μια δεξαμενή και μια σειρά από κόσκινα εξαλείφει τα περισσότερα στερεά που απομένουν. Μετά από αυτές τις φυσικές διεργασίες, προστίθενται χημικές ουσίες για να πήξουν μικρά σωματίδια και να τα φέρουν στην επιφάνεια μιας δεξαμενής. Το χλωριούχο σίδηρο και η στυπτηρία είναι δημοφιλείς παράγοντες πήξης που συνδυάζονται με τοξικά σωματίδια και σχηματίζουν μια νέα, αδιάλυτη λάσπη. Το υλικό δημιουργεί ένα φιλμ στο πάνω μέρος της δεξαμενής, το οποίο μπορεί να αποξεσθεί χρησιμοποιώντας ένα εξειδικευμένο μηχανικό εργαλείο συλλογής.
Αφού αφαιρεθούν όλα τα αξιοσημείωτα στερεά, χρησιμοποιούνται πρόσθετες διαδικασίες χημικής επεξεργασίας λυμάτων για την απολύμανση της δεξαμενής νερού μέσω οξείδωσης. Οι αδειοδοτημένοι χειριστές εγκαταστάσεων προσθέτουν διαλύματα χλωρίου ή όζοντος για να σκοτώσουν επιβλαβή βακτήρια, μύκητες και παράσιτα. Το χλώριο και το όζον λειτουργούν δημιουργώντας ένα περιβάλλον πλούσιο σε οξυγόνο που εμποδίζει τους μικροοργανισμούς να αναπαραχθούν, να ευδοκιμήσουν και να αποικιστούν. Ανάλογα με το μέγεθος μιας δεξαμενής και τον αριθμό των βακτηρίων και των παρασίτων που υπάρχουν, η διαδικασία επεξεργασίας χημικών λυμάτων μπορεί να διαρκέσει από μερικές ώρες έως μια ολόκληρη εβδομάδα.
Μια τελευταία σημαντική τεχνική χημικής επεξεργασίας λυμάτων περιλαμβάνει την εξουδετέρωση της περιεκτικότητας σε οξύ του νερού. Το καθαρό νερό θεωρείται ουδέτερο στην κλίμακα pH, με μέτρο επτά. Τα όξινα λύματα έχουν συνήθως τιμή pH χαμηλότερη από επτά και πρέπει να γίνουν πιο βασικά μέσω χημικών διεργασιών. Πολύ συγκεκριμένες ποσότητες βασικών χημικών προστίθενται σε όξινες δεξαμενές προκειμένου να εξουδετερωθεί το περιεχόμενο. Ο ασβέστης είναι η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη βάση, καθώς είναι εύκολο για τους ειδικούς να μετρήσουν πόσο ακριβώς θα προσθέσουν. Οι επαγγελματίες του ποιοτικού ελέγχου δοκιμάζουν το τελικό pH των επεξεργασμένων δεξαμενών για να βεβαιωθούν ότι είναι ουδέτερες πριν απελευθερώσουν νερό πίσω στις δημόσιες πηγές νερού.