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化學法是利用化學作用來處理廢水中的溶解物質、膠體物質，用于去除廢水中的金屬離子、細小的膠體有機物、無機物、植物營養素（氮、磷）、乳化油、色度、臭味、酸、堿等。化學法包括混凝法、中和法、氧化還原法等。
其中混凝法的基本原理為：
混凝原理。混凝法的基本原理是在廢水中投入混凝劑，在廢水里形成膠團，與廢水中的膠體物質發生電中和，形成絮粒沉降。混凝沉淀不但可以去除水中粒徑為10-6~10-3的細小懸浮顆粒，而且還能夠去除一定的色度、油分、微生物、氮、磷、重金屬及有機物。
廢水在未加混凝劑之前，水中的膠體和細小懸浮顆粒的本身質量很輕，受水的分子熱運動的碰撞而做無規則的布朗運動。顆粒都帶同性電荷，它們之間的靜電斥力阻止微粒間彼此接近而聚合成較大的顆粒；另外帶電荷的膠粒和反離子都能與周圍的水分子發生水化作用，形成一層水化膜，阻礙各膠體的聚合。一種膠體的膠粒帶電越多，其電位就越大，擴散層中反離子越多，水化作用越大，水化層越厚，因此擴散層也越厚，穩定性越強。
廢水中投入混凝劑后，膠體因電位降低或消除，破壞了顆粒的穩定狀態，稱為脫穩。脫穩的顆粒相互聚集為較大顆粒的過程稱為凝聚。不同的化學藥劑能使膠體以不同的方式脫穩、凝聚或絮凝。按機理，混凝可分為壓縮雙墊層、吸附電中和、吸附架橋、沉淀物網捕四種。
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