廢水物理化學處理法是廢水處理方法之一種。系運用物理和化學的綜合作用使廢水得到凈化的方法。它是由物理方法和化學方法組成的廢水處理系統，或是包括物理過程和化學過程的單項處理方法，如浮選、吹脫、結晶、吸附、萃取、電解、電滲析、離子交換、反滲透等。如為去除懸浮的和溶解的污染物而采用的化學混凝——沉淀和活性炭吸附的兩級處理，是一種比較典型的物理化學處理系統。和生物處理法相比，此法優點：占地面積少；出水水質好，且比較穩定；對廢水水量、水溫和濃度變化適應性強；可去除有害的重金屬離子；除磷、脫氮、脫色效果好；管理操作易于自動檢測和自動控制等。但是，處理系統的設備費和日常運轉費較高。

常用于化工廢水處理的物理化學法有：離子交換法、萃取法、膜分離法和吸附法等。廢水中經常含有某些細小的懸浮物及溶解靜態有機物，為了進一步去除殘存在水中的污染物，可以采用物理化學方法進行處理。離子交換法是一種借助于離子交換劑上離子和水中離子進行交換反應而除去廢水有害離子態物質的方法，在水的軟化、有機廢水處理中有著廣泛的應用。萃取法采用與水不互溶但能很好溶解污染物的萃取劑，使其與廢水充分混合接觸，利用污染物在水和溶劑中的溶解度或分配比的不同，達到分離、提取污染物和凈化廢水的目的。電滲析是在滲析法的基礎上發展起來的一項廢水處理工藝，它是在直流電場的作用下，利用陰、陽離子交換膜對溶液中陰、陽離子的選擇透過性，而使溶液中的溶質與水分離的一種物理化學過程。反滲透是利用半滲透膜進行分子過濾，來處理廢水的一種方法，所以又稱為膜分離技術，這種方法是利用“半滲透膜”的性質，進行分離作用。這種膜可以使水通過，但不能使水中懸浮物及溶質通過，所以這種膜稱為半滲透膜，利用它可以除去水中的溶解固體、大部分溶解性有機物和膠狀物質。近年來該方法開始得到人們的重視，應用范圍也在不斷擴大。這些方法只適用于某一類物質的分離，具有較強的選擇性，且成本較高，容易造成二次污染。吸附法是利用多孔性固體物質作為吸附劑，以吸附劑的表面吸附廢水中的有機污染物的方法，活性炭是一種非選擇性的常用的水處理吸附材料。但是由于活性炭再生性能差，水處理費用高，因而難以廣泛使用。