氧化還原法是通過氧化還原反應將廢水中的溶解性污染物質去除的方法。 化學反應中，失去電子的過程叫氧化，失去電子的物質稱還原劑，在反應中被氧化，得到電子的過程叫還原，而得到電子的物質叫氧化劑，在反應中被還原。每個物質都有各自的氧化態和還原態，其氧化還原電 位的高低決定了該物質的氧化還原能力。 廢水的氧化還原處理法又可分爲氧化法和還原法兩類。
常用的氧化劑：空氣中的氧、純氧、臭氧、氯氣、漂白粉、次氯酸鈉、二氧化氯、三氯化鐵、過氧化氫和 電解槽的陽極等。
1、氯氧化法
原理：
氯氧化法採用氯系氧化劑，如次氯酸鈉、漂白粉和液氯等，主要用於去除廢水中的氰化物、硫化物、酚、 醇、醛、油類以及對廢水進行脫色、脫臭、殺菌等處理。
2、臭氧氧化法
(1)臭氧的特性
臭氧是一種強氧化劑，其氧化能力僅次於氟，比氧、氯及高錳酸鹽等常用的氧化劑都高。在理想的反應條 件下，臭氧可以把水溶液中大多數單質和化合物氧化到它們的最高氧化態，對水中有機物有強烈的氧化降 解作用，還有強烈的消毒殺菌作用。
臭氧的性質主要有： ①不穩定性;②溶解性;③毒性;④氧化性;⑤腐蝕性。
(1)臭氧氧化的接觸反應裝置
廢水的臭氧處理是在接觸反應器中進行，爲了使臭氧與水中充分反應，應儘可能使臭氧化空氣在水中形成 微小氣泡，並採用氣液兩相逆流操作，以強化傳質過程。常用的臭氧化空氣投加設備有多孔擴散器、乳化 攪拌器、射流器等。
(2)臭氧處理工藝設計
設計內容主要有兩方面：一是臭氧發生器型號和臺數的確定，確定的依據是臭氧投加量，臭氧化空氣中臭 氧的濃度和臭氧發生器工作的壓力，二是臭氧布氣裝置和接觸反應池容積的確定，確定的依據是布氣裝置 性能和接觸反應時間，一般爲5～10 分鐘。
(3)臭氧在廢水處理中的應用發展很快，近年來，隨着一般公共用水污染日益嚴重，要求進行深度處理，國 際上再次出現了以臭氧作爲氧化劑的`趨勢。臭氧氧化法在水處理中主要是使污染物氧化分解，用於降低 ，脫色，除臭、除味、殺菌、殺藻、除鐵、錳、氰、酚等。
(4)臭氧氧化法的優缺點
優點：氧化能力強，對脫色、除臭、殺菌、去除有機物和無機物等效果，無二次污染，製備臭氧只用空氣 和電能，操作管理方便;
缺點：投資大，運行費用高。
3、過氧化氫氧化法
過氧化氫價格較高，單獨使用時氧化反應過程過於緩慢，所以目前多利用投加催化劑的方法以促進氧化過 程。常用的催化劑有硫酸亞鐵、絡合鐵、銅、錳、天然酶或芬頓試劑等。過氧化氫與二價鐵離子作用，能 產生羥基自由基，其氧化能力僅次於氟，能使許多難於生物降解及一般化學氧化法難於氧化的有機物氧化 分解。
4、光氧化法
目前由光分解和化學分解組合成的光催化氧化法已成爲廢水處理領域中的一項重要技術。常用光源爲紫外 光，常用氧化劑有臭氧和過氧化氫等。紫外光和臭氧法是光催化氧化法中比較成功的一種，能有效地去除 水中鹵代烴、苯、醇類、酚類、醛類、硝基苯、農藥和腐殖酸等有機物以及細菌和病毒等，而且在處理過 程中不會產生二次污染。
5、溼式氧化法
在高溫(150～350℃)和高壓(0.5～20MPa)的操作條件下，以氧氣和空氣作爲氧化劑，將廢水中的有機物轉化 爲二氧化碳和水的過程稱爲溼式氧化法。
(1)原理
在高溫和高壓下，水及氧氣的物理性質都發生了變化，在100℃以內，氧的溶解度隨溫度升高而降低，但 當溫度大於150℃時，氧的溶解隨溫度升高而增大，而且氧在水中的傳質係數也增大。溼式氧化過程主要 有兩個過程：空氣中的氧從氣相到液相的傳質過程以及溶解氧與基質之間的化學反應。
(2)溼式氧化法的應用
目前，溼式氧化法主要應用在兩大方面：一是進行高濃度難降解有機廢水生化處理的預處理，以提高可生 化性，二是用於處理有毒有害的工業廢水。
(3)特點
溼式氧化法由於系統設備複雜，投資大，操作管理難和運行費用高等原因而未能廣泛應用。
6、電解法
(1)原理
電解法就是利用電解原理處理廢水的方法。在廢水的電解處理過程中，因陰極與電源負極相連，放出電子， 廢水中的陽離子則在陰極上得到電子而被還原，陽極與電源正極相連，得到電子，廢水中的陰離子則在陽 極上失去電子而被氧化。因此，廢水中的有害物質在電極上發生了氧化還原反應，生成了新的物質，新的 物質則過沉積在電極表面或沉澱於水中或轉化爲氣體而被去除。
(2)法拉第電解定律
電流通過電解質溶液時，在電極上發生化學反應的物質的量與通過的電量成正比，在電極上析出或溶解 1mol 的任何物質時，都需要96500 庫侖的電量，這就是法拉第電解定律。
(3)電解法在廢水處理中的應用
利用廢水中物質通過電解後能沉積在電極表面的特點，處理貴重金屬廢水，同時又能回收純度較高的貴重 金屬，如含銀、含汞廢水的電解處理。利用廢水中的物質通過電解後能沉積於水中的特點，處理重金屬有 毒廢水，此時，一般以鐵、鋁爲電極，極板溶解下來的鐵、鋁離子兼有混凝作用，有助於沉澱分離，如含 鉻廢水的電解處理。利用廢水中物質通過電解後生成氣體的特點，處理非金屬有毒廢水，如含氰、含酚廢 水的處理。電解法處理含氰廢水時，一般採石墨作爲電極，當不加食鹽電解質時，CN-首先在陽極被氧化 爲CNO-，然後CNO-再被氧化爲無毒的二氧化碳和氮氣，同時也有部分CNO-轉化爲氨離子。若投加食鹽 後，不但增加了廢水的導電性，降低了電解電壓，電解反應也發生了變化，首先水中的氯離子被氧化爲具 強氧化性的遊離性氯，然後遊離性氯再將CN-和CNO-氧化爲無毒的二氧化碳和氮氣，從而加速了電解反應。
(4)電解槽的結構形式和極板
電解槽多采用矩形，槽內水流爲折流式，有迴流式和翻騰式兩種佈置形式，其中水流在水平方向折流的稱 爲迴流式，水流在上下方向折流的爲翻騰式。迴流式水流程長，容積利用率高，但施工和檢修困難。翻騰 式的極板爲懸掛式，可減少漏電現象發生。在工程應用中，應定期倒換電極，以減少電極鈍化，保證電解 反應正常進行，倒換時間與廢水性質有關，應由試驗確定。
(5)微電解
目前在廢水處理中也採用微電解，與電解的區別是工藝過程中不需要外接電源。原理是，鐵和碳在廢水中 形成無數個微電池，鐵是陽極,碳是陰極，在酸性條件下發生電化學反應，從而去除部分COD
