常用的化学方法主要有混凝法、氧化法、电解法。
混凝法是在废水中投加混凝剂后，采用混合、反应、沉淀或上浮工艺，使废水得到净化。该法利用混凝剂的凝聚作用，与废水中的有机质形成絮体，依照不同比重下沉或上浮，以达到去除污染物的目的。所用无机混凝剂多半以铝盐或铁盐为主，其中以碱式氯化铝(PAC)的架桥吸附性能较好，而以硫酸亚铁的价格为最低。但对印染废水中的阳离子染料基本无效，但通过某些方式(如氧化)将其转化为阴离子和中性染料，则可去除。近年来，国外对高分子混凝剂(如聚丙烯酸胺PAM)的使用日益增加，且有取代无机混凝剂之势，但在国内因价格原因，使用高分子混凝剂者还不多见。混凝法的主要优点是工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、占地面积少、对疏水性染料脱色效率很高;缺点是运行费用较高、泥渣量多且脱水困难、对亲水性染料处理效果差，色度去除率也不尽如人意。
化学氧化法是利用NaClO、O2、O3、H2O2、ClO2、高锰酸钾、空气等的氧化性，以过量的方式，破坏染料和有机有色污染物的发色共轭体系，以达到快速脱色的方法。一般用于其它方法难以处理而又急于脱色的高浓、高色度废水。脱色这方面的作用是“漂白”。目前已经开发出的一些方法(包括强化氧化、二氧化氯法、空气催化氧化法、光催化氧化法等)对印染废水的COD及色度有较高的去除率，但影响这些方法推广的主要问题是对设备要求比较高，从而使得处理成本过高，并且操作管理比较复杂，在中小企业难以实现。光催化氧化技术始于20世纪50年代，其利用某些物质(如铁配合物、简单化合物等)，在紫外光的作用下产生自由基，氧化染料分子而实现脱色。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
TiO2光催化氧化法在pH为3~11时产生O和·OH，使染料分子迅速分解而获得很好的脱色效果，如亚甲基蓝溶液及毛纺染有机物毒性的影响。总的来说，该技术具有低能耗、易操作、无二次污染、可完全矿化有机物等突出优点。因此利用光催化的氧化作用进行废水处理是一种非常新颖和有前途的方法。X.Z.Li和Y.G.Zhao采用好氧/TiO2光催化氧化工艺对纺织染料及后整理废水进行了处理，结果表明色度几乎全部去除，COD去除率高于90%。有人研究处理偶氮染料染色废水，废水的脱色率、COD去除率分别为80%~100%、48%~75%。但是该法反应时间长，一般都在几个小时以上，费用高，并存在有效UV波长选择、UV灯寿命短、反应器效率低等问题。电化学法处理废水无需很多化学药品，后处理简单，占地面积小，管理方便。采用铁板、石墨、铝板等做电极，以NaCl、Na2SO4等废水溶液中盐分做导电介质，在电场作用下，对染料分子进行电解氧化、絮凝沉淀，即电解法和电气浮法，这两种方法对活性染料等可溶性染料染色废水均有良好的脱色效果，但对颜色深、CODcr高的废水处理效果较差。对染料的电化学性能研究表明，各类染料在电解处理时其CODcr去除率的大小顺序为：硫化染料、还原染料>酸性染料、活性染料>中性染料、直接染料>阳离子染料。