重金属废水处理是指将重金属废水中的重金属去除并予以回收利用或无害化处理的过程。在矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业中的许多生产过程中都产生重金属废水。例如，金属表面加工，特别是电镀过程中排出含有铬、镉、铜、锌、镍等重金属和氰化物的漂洗废水和镀槽废液，在使用汞的生产过程中，如使用汞阴极电解法的氯碱制造工业，使用氯化汞或硫酸汞作催化剂的乙烯生产过程，使用汞作原料的电子和仪器仪表工业等。
重金属废水是对环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一。20世纪60年代的日本公害病──水俣病和痛痛病，就是分别由含汞废水和含镉废水污染环境造成的。因此，各国对重金属废水的治理都十分重视。
废水中的重金属如果以阳离子形式存在,用阳离子交换树脂或其他阳离子交换剂处理;如果以阴离子形式存在，如氯碱工业的含汞废水中的氯化汞络合阴离子【HgCl4】-2，氰化电镀废水中的重金属氰化络合阴离子Zn(CN)厈、Cd(CN)娸+、Cu(CN)厈，含铬废水中的铬酸根阴离子CrO厈，则用阴离子交换树脂处理。
活性炭能在酸性(pH值2～3)条件下从低浓度含铬废水中有效地去除铬。含硫活性炭能有效地去除废水中的汞。活性炭还可用于处理含锌和铜的电镀废水。活性炭能吸附CN-，并在有Cu2+和O2存在的条件下使CN-氧化，从而使吸附CN-的部位得到再生。目前也有固定的离子交换树脂能代替活性炭。