物理化学处理既可以是独立的处理系统，也可以是生物处理的后续处理措施。其工艺的选择取决于废水水质、排放或回收利用的水质要求、处理费用等。为除去悬浮的和溶解的污染物而采用的化学混凝-沉淀和活性炭吸附的两级处理，就是比较典型的一种物理化学处理系统。处理过程是在废水中投加石灰，快速混合后，进行絮凝沉淀，除去大部分悬浮的和胶体的物质，同时除去一部分磷酸盐。沉淀后的出水，流过活性炭接触床，由于活性炭的吸附作用，除去溶解的污染物，如溶解的有机物等。活性炭要进行反冲洗和再生。沉淀池的沉渣经脱水、煅烧后，其中石灰可回收利用;煅烧产生的二氧化碳气体可用作调整沉淀出水的pH。通过这个系统处理后，出水水质的代表性数据是：BOD(生化需氧量)5mg/L、COD(化学需氧量)15mg/L、悬浮物5mg/L、磷0.15mg/L、氮2.6mg/L。假若对水质有其他要求，还可增加相应的处理过程，如为了进一步脱氮，可以增加氨解析、离子交换或折点氯化。和生物处理法相比，物理化学处理法的优点是：占地面积可少1/4至1/2;出水水质好，而且效果比较稳定;对废水水量、水温和浓度变化的适应性较强;可以除去有害的重金属离子;除磷、脱氮和脱色的效果好;可根据不同要求，选择处理方案;处埋系统的操作管理易于实现自动检测和自动控制。但这种处理系统的设备费和日常运转费较高，要比生物处理法消耗较多的能源和物料，因此决定处理工艺方案时要根据对出水水质的要求，进行技术、经济比较和对环境影响的全面分析。