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化学合成类药物的制药废水来源于各种不同的地方，并具有复杂的组成、高污染含量、多种有毒物质、较差的生物降解性和高盐度等特点。这些源头包括工艺废水，比如离心机滤饼的洗涤水、萃取机的分层水、蒸馏浓缩的冷凝水和平板框压滤机的废水。这类废水以其复杂的组成、高污染含量、多种有毒物质、较差的生物降解性和高盐度而闻名。另外，还有洗涤废水，包括清洗反应釜、离心机、压滤机和物料桶时的排放水，以及拖把、抹布的洗涤水和洗手水等。这种废水排放不规律，浓度变化较大。其他废水来源还包括真空泵排水、废气吸收塔置换排水、冷却水系统定期更换排水、蒸汽冷凝水、初期雨水和生活污水等。这种废水的浓度较低，但水量较大。
目前广泛用于处理制药废水的化学方法包括Fenton试剂法、铁碳微电解法、臭氧氧化法和湿式催化氧化法等。
Fenton试剂法是在酸性条件下，使用Fe2+作为催化剂，产生的羟基自由基将废水中的有机物氧化成小分子，从而降解有机物并提高废水的B/C比例。然而，这种方法会产生大量的污泥，并且当有机物的去除达到一定程度后，无法再继续去除，容易造成过氧化氢的消耗。
铁碳微电解法是通过在电解液中，铁碳之间形成多个具有1.2V电位差的原电池，产生大量新生态的[H]和[O]，在酸性条件下与废水中的污染物发生氧化还原反应，起到断链降解的作用。铁碳微电解法与Fenton法联用，通常能取得更好的处理效果。但是，处理废水过程中需要多次调节废水的pH并通过沉淀去除污染物，消耗了较多药剂并会产生大量污泥，增加了处理成本。
臭氧氧化法利用臭氧的强氧化性降解废水中的各类有机物质，其可处理有机物的范围较广，能够有效地降解其他方法难以处理的TOC，并提高废水的B/C比例。某工程使用臭氧氧化技术对不同类型的三种抗生素废水进行处理，对COD的去除率均达到75%以上。尽管臭氧氧化法反应迅速，不会造成二次污染，但是，生产臭氧的高能耗在一定程度上限制了该技术的广泛使用。
湿式催化氧化法是指在高温和高压的条件下，利用气态的氧气（通常为空气）作为氧化剂，以铜盐和Fenton试剂作为催化剂，将水中的有机物氧化成小分子有机物或无机物。这种方法工艺流程少、反应时间短，可处理的污染物范围广、降解率高。但是，该处理工艺设备要求高，一次性投入大，且催化剂容易流失造成二次污染。
