為了使廢水處理后達標排放或進行回用，在處理過程需要使用多種化學藥劑。根據用途的不同，可以將這些藥劑分成以下幾類：⑴絮凝劑：有時又稱為混凝劑，可作為強化固液分離的手段，用于初沉池、二沉池、浮選池及三級處理或深度處理等工藝環節;⑵助凝劑：輔助絮凝劑發揮作用，加強混凝效果;⑶調理劑：又稱為脫水劑，用于對脫水前剩余污泥的調理，其品種包括上述的部分絮凝劑和助凝劑。

絮凝劑是能夠降低或消除水中分散微粒的沉淀穩定性和聚合穩定性，使分散微粒凝聚、絮凝成聚集體而除去的一類物質。按照化學成分，絮凝劑可分為無機絮凝劑、有機絮凝劑以及微生物絮凝劑三大類。 無機絮凝劑包括鋁鹽、鐵鹽及其聚合物。有機絮凝劑按照聚合單體帶電集團的電荷性質，可分為陰離子型、陽離子型、非離子型、兩性型等幾種，按其來源又可分為人工合成和天然高分子絮凝劑兩大類。在實際應用中，往往根據無機絮凝劑和有機絮凝劑性質的不同，把它們加以復合，制成無機有機復合型絮凝劑。微生物絮凝劑則是現代生物學與水處理技術相結合的產物，是當前絮凝劑研究發展和應用的一個重要方向。

絮凝劑在污水處理領域作為強化固液分離的手段，可用于強化污水的初次沉淀、浮選處理及活性污泥法之后的二次沉淀，還可用于污水三級處理或深度處理。當用于剩余污泥脫水前的調理時，絮凝劑和助凝劑就變成了污泥調理劑或脫水劑。 在應用傳統的絮凝劑時，可以使用投加助凝劑的方法來加強絮凝效果。例如把活化硅酸作為硫酸亞鐵、硫酸鋁等無機絮凝劑的助凝劑并分前后順序投加，可以取得很好的絮凝作用。因此，通俗地講，無機高分子絮凝劑IPF其實就是把助凝劑與絮凝劑結合在一起制備然后合并投加來簡化用戶的操作。 混凝處理通常置于固液分離設施前，與分離設施組合起來、有效地去除原水中的粒度為1nm～100μm的懸浮物和膠體物質，降低出水濁度和CODCr，可用在污水處理流程的預處理、深度處理，也可用于剩余污泥處理。混凝處理還可有效地去除水中的微生物、病原菌，并可去除污水中的乳化油、色度、重金屬離子及其他一些污染物，利用混凝沉淀處理污水中含有的磷時去除率可高達90～95%，是最便宜而又高效的除磷方法。

水中膠體顆粒微小、表面水化和帶電使其具有穩定性，絮凝劑投加到水中后水解成帶電膠體與其周圍的離子組成雙電層結構的膠團。采用投藥后快速攪拌的方式，促進水中膠體雜質顆粒與絮凝劑水解成的膠團的碰撞機會和次數。水中的雜質顆粒在絮凝劑的作用下首先失去穩定性，然后相互凝聚成尺寸較大的顆粒，再在分離設施中沉淀下去或漂浮上來。 攪拌產生的速度梯度G和攪拌時間T的乘積GT可以間接表示在整個反應時間內顆粒碰撞的總次數，通過改變GT值可以控制混凝反應效果。一般控制GT值在104～105之間，考慮到雜質顆粒濃度對碰撞的影響，可以用GTC值作為表征混凝效果的控制參數，其中C表示污水中雜質顆粒的質量濃度，而且建議GTC值在100左右。 促使絮凝劑迅速向水中擴散，并與全部廢水混合均勻的過程就是混合。水中的雜質顆粒與絮凝劑作用，通過壓縮雙電層和電中和等機理，失去或降低穩定性，生成微絮粒的過程稱為凝聚。凝聚生成微絮粒在架橋物質和水流的攪動下，通過吸附架橋和沉淀物網捕等機理成長為大絮體的過程稱為絮凝。混合、凝聚和絮凝合起來稱為混凝，混合過程一般在混合池中完成，凝聚和絮凝在反應池中進行。

廢水集水池的作用是匯集、儲存和均衡廢水的水質水量。各個車間的生產廢水，其排出的廢水水量和水質一般來說是不均衡的，生產時有廢水，不生產時就沒有廢水，甚至在一日之內或班產之間都可能有很大的變化，特別是精細化工行業的廢水，如果清濁廢水不分流，則工藝濃廢水與輕污染廢水的水質水量變化很大，這種變化對廢水處理設施設備的正常操作及處理效果是很不利的，甚至是有害的。因此廢水在進入主要污水處理系統前，都要設置一個有一定容積的廢水集水池，將廢水儲存起來并使其均質均量，以保證廢水處理設備和設施的正常運行。

廢水中許多比重大于1的雜質懸浮物、大顆粒、易沉降的懸浮物都可以用自然沉降、離心等方法去除。但比重小于1的、微小的甚至肉眼無法看到的懸浮物顆粒則很難自然沉降，如膠體顆粒是10-4-10-6mm大小的微粒，在水中非常穩定，它的沉降速度極慢，沉降1m需耕時200年。沉降慢的原因有二個，（1）一般來說，膠體粒子都帶有負電荷，由于同性相斥的原因，從而阻止膠體微粒間的接觸，不能被彼此粘合，懸浮于水中。（2）膠體粒子表面還有一層分子緊緊地包圍著，這層水化層也阻礙和隔絕膠體微粒之間的接觸，不能被彼此粘合，懸浮于水中。

聚鐵在混凝過程中形成氫氧化鐵絮體具有很好的吸附廢水中有機物質的能力，實驗數據表明，廢水用聚鐵絮凝吸附后，可以去除廢水中COD的10%-20%左右，這樣可以大大地減輕生化池的運行負擔，有利于處理廢水的達標排放。另外，用聚鐵進行混凝預處理可以將廢水中對微生物有毒害、有抑制作用的微量物質去除，以保證生化池中的微生物能正常運行。在諸多混凝藥劑中，聚鐵的價格相對來說比較便宜（25-300元/噸），因此處理成本比較低廉，比較適合工藝廢水的預處理。聚鐵是酸性物質，腐蝕性很強，因此處理設備應做好防腐處理。

凝聚與絮凝結合在一起使用的過程為混凝過程。混凝在實驗或工程上被經常應用，如先在水中投加硫酸亞鐵等藥劑，消除膠體粒子之間的靜電排斥，然后再投加聚丙烯酰胺（PAM），使得微粒逐漸變大，形成肉眼可見的礬花，最后產生沉降。