廢水中的重金屬在自然環境下，很難被微生物降解，易被生物富集，不僅危害生態環境，還會嚴重損害人體健康。目前國內普遍采用的重金屬廢水處理方法包括化學沉淀法、吸附法、離子交換法、膜分離法、電解法5類。
1、化學沉淀法
化學沉淀法指將化學沉淀劑加入重金屬廢水中，重金屬發生化學反應生成難溶解化合物而形成沉淀，再經過濾、離心等方法分離出沉淀物過程。目前的化學沉淀法包括氫氧化物沉淀、硫化物沉淀。除了投加沉淀劑，反應過程中加入適量絮凝劑可提高沉淀效果。通常使用的硫化物沉淀劑包括FeS、CaS固體，Na2S、NaHS、(NH4)2S溶液及H2S氣體。硫化物沉淀物溶解度低于堿性溶液中的氫氧化物沉淀物，但是成本要高于氫氧化物沉淀法。在酸性條件下使用硫化物沉淀會排放有毒煙霧，因此需要在堿性條件或中性條件下進行硫化物沉淀。氫氧化物沉淀法常用于處理含鉻廢水，如硫酸亞鐵-石灰法去除六價鉻，Cr6+被亞鐵離子還原為Cr3+后，向廢水中投加石灰，Cr3+變為Cr(OH)3沉淀而析出。沉淀法作為傳統的重金屬廢水處理技術，在各行業處理廢水時應用普遍，其優點是工藝成熟、適應性強、操作方便、處理成本低。但是沉淀法不適用于處理重金屬離子濃度較低的廢水，而且沉淀下來的污泥難以回收利用，會對環境造成嚴重污染。
2、吸附法
吸附法包括物理吸附、化學吸附及生物吸附。物理吸附指吸附質與吸附劑分子間因范德華力而引起的吸附，也稱范德華吸附;化學吸附指吸附質分子與吸附劑發生電子轉移、交換或共有并形成新的化學鍵的過程;生物吸附指微生物體(細菌、真菌、藻類等)利用自身的化學結構和成分特性來進行吸附。目前常用化學吸附法和物理吸附法處理重金屬廢水，生物吸附法雖然運行成本低，但由于微生物結構的復雜性使其還處于研究階段，工藝不成熟，所以應用較少。吸附劑的選擇對吸附進程、吸附效果影響很大。傳統的吸附劑包括活性炭、沸石、天然粘土等，利用這些吸附劑雖然操作簡便，但是它們或是由于吸附容量有限，或是由于成本較高而導致實用性較差。近期研發的新型吸附劑有高分子吸劑(木質素類、纖維素類及殼聚糖類等)、納米復合吸附材料、碳基吸附劑及礦物吸附劑。主要研究方向是通過尋找新的廉價吸附材料，或對傳統吸附劑進行改性來提高吸附效果、降低吸附工藝成本。工農業副產品是低成本吸附劑合成原料的主要來源，工業廢料包括熱電廠排放的粉煤灰、鋼鐵冶煉過程產生的爐渣、造紙業排放的石灰泥等;農業廢棄物如玉米及小麥的秸稈、稻殼、果皮、果殼等含有多類生物質纖維素，可以利用纖維素中的羥基、氨基、羧基、醇和酯等官能團吸附廢水中的重金屬離子。吸附劑改性方法包括引入功能基團，提高其空隙率、比表面積及吸附選擇性，增強其機械強度及化學性質穩定性。采用新型吸附劑及吸附工藝處理重金屬廢水具有操作容易、效率高、適用范圍較寬、吸附劑可循環再利用且無二次污染的優點，因此被廣泛使用。
3、離子交換法
離子交換法指廢水中加入的離子交換劑與重金屬離子發生離子交換，金屬離子形成的新化合物經絡合或沉淀而被去除的方法。常用的離子交換劑主要有腐殖酸物質、沸石、離子交換樹脂、離子交換纖維。由于離子交換樹脂具有較高選擇性，并且其本身帶有的靜電作用能促進金屬離子和樹脂的有效結合，因此較為常用，尤其是用于治理電子垃圾廢水中的重金屬。離子交換樹脂可分為合成樹脂和天然樹脂。合成樹脂更受青睞，可應用于除去飲用水中的As。離子交換樹脂可用化學試劑進行再生，能循環使用，并且從反應產物中可回收利用有價值的重金屬。但離子交換法的缺點是操作管理復雜，運行費用高，不適用于大規模的水處理，離子交換樹脂容易被高價態金屬氧化失活，另外需針對不同的金屬離子采用不同的離子交換劑。
4、膜分離法
膜分離法指重金屬廢水在壓力驅動下流經半透膜，重金屬被截留，而其他分子隨液體流出的過程。被截留的重金屬可被濃縮、純化、再重新利用。水處理中膜分離法包括微濾、超濾、納濾、反滲透等。半透膜分為陶瓷膜和高分子聚合物膜兩類。陶瓷膜化學性質穩定，具有疏水性，但是價格昂貴;現在研發的一些聚合物膜具有多孔性、耐腐蝕，可處理容量較大的重金屬廢水。膜分離法處理廢水具有高效性，并且由于金屬離子粒徑太小難以被半透膜濾出而常與其他工藝結合。李福勤等人采用殼聚糖-超濾技術處理有色金屬礦山產生的重金屬廢水，發現在最佳反應條件下，Pb2+與Cd2+的去除率可分別達到96.62%、96.26%。Figoli等人利用商業納米過濾膜NF90和N30F處理含As5+廢水，在pH值為8左右，溫度及壓力不斷升高的條件下，廢水的膜通量會達到最大值;增大pH值，降低操作溫度和As濃度時，As的去除率更高。膜分離法的優點是截留率高、選擇性好、能耗低、無廢渣產生、可循環使用。缺點在于工藝復雜，適用范圍較窄，不同的重金屬需選用不同的半透膜，另外膜組件造價高，且易被污染，需要定期更換或再生。
5、電解法
單一的電解法處理重金屬廢水原理：廢水在裝有極板的電解槽內經通電發生電化學反應，重金屬離子可在陰極獲得電子直接被還原為金屬單質附著在極板表面，再直接回收利用這些金屬單質，或者金屬離子與電解反應導致的高濃度OH形成沉淀而被去除。電解法常與其他水處理技術結合使用，按反應機理不同分為電化學氧化還原法、電凝法、電氣浮法、光電化學氧化法及內電解法等。工業上常用鐵屑內電解法處理重金屬廢水，利用鐵屑中的Fe和C作為微小原電池的正極和負極，廢水為電解質，可以達到以廢治廢的目的。研究顯示，利用動態鐵屑床處理裝置處理含鉻廢水，Cr6+的去除率可達100%。電解法的優勢在于可回收純金屬、操作簡便、占地面積小、排污量小。但是對于高濃度廢水處理比較困難，并且電極材料壽命短，設備維護費用高，耗電量大。
6、結論 水處理技術中，化學沉淀法會產生有毒污泥，也不適用于低濃度的重金屬廢水。電化學法可實現金屬回收利用，但是消耗電能。膜分離法和離子交換法能有效去除廢水中的重金屬，但是運行成本高。吸附法處理效率高，是一項很有前景的水處理技術。不同工業排放的廢水中重金屬成分及形態不同，應根據需要采用適合的處理方法。通常含重金屬廢水成分復雜，使用單一的處理工藝，難以達到完全去除各重金屬的目標，因此推廣應用多種工藝組合的方法。把重金屬徹底從污染物中去除而不只是污染物的轉移，使之對環境的危害性降為零并能實現重金屬回收再利用，是未來重金屬廢水處理技術的研究方向。