Chất thải nguy hại có thể được xử lý bằng nhiều phương pháp khác nhau.

• Phương pháp hóa học và phương pháp hóa lý

- Hấp thu khí: Kỹ thuật này được dùng để xử lý nước ngầm bị ô nhiễm bởi chất hữu cơ bay hơi với nồng độ thấp < 200 mg/l, không thích hợp với chất ô nhiễm kém bay hơi.

- Chưng cất (Hấp thụ hơi): Kỹ thuật được dùng để loại chất hữu cơ bay hơi và bán bay hơi trong nước thải và nước ngầm.

- Xử lý đất bằng trích ly bay hơi: Kỹ thuật dùng để xử lý đất bị ô nhiễm chất hữu cơ bay hơi (VOC). Kỹ thuật được áp dụng đối với tầng đất chưa bão hòa (nằm trên mực nước ngầm) hoặc đối với đất ô nhiễm đã được đào lên.

- Hấp phụ: Là quá trình tách chất ô nhiễm trong không khí, nước bằng chất hấp phụ. Trong kỹ thuật xử lý chất thải nguy hại, chất hấp phụ thường được dùng là than hoạt tính để loại bỏ các thành phân chất hữu cơ độc hại trong nước ngầm và nước thải công nghiệp.

- oxy hóa học: Đây là phương pháp sử dụng tác nhân oxy hóa để oxy hóa chất hữu cơ trong chất thải với mục đích chuyển đổi dạng hoặc thành phần chất thải là mất đi hoặc giảm độc tính của nó.

Là quá trình được sử dụng rộng rãi trong xử lý nước sinh hoạt, nước thải nguy hại và nước thải công nghiệp không độc hại hay nước thải sinh hoạt. Được dùng để xuy hóa-khử các thành phần hữu cơ có độc tính trong nước thải, chẳng hạn như Phenol, chất BVTV, dung môi hữu cơ chứa Clo, hợp chất đa vòng, benzen, toluen,... hay các thành phần vô cơ như sunfit, amonia, xyanua và kim loại nặng.

- Dòng tới hạn: Là dòng vật chất được gia tăng nhiệt độ và áp suất để có tính chất giữa lỏng và khí. Có hai kỹ thuật được ứng dụng trong xử lý chất thải nguy hại hiện nay là:

Trích ly sử dụng dòng tới hạn: Các chất hữu cơ trong đất, cặn lắng hay nước trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao sẽ hòa tan vào dòng tới hạn sau đó sẽ được tách ra khỏi dòng ở điều kiện áp suất và nhiệt độ thấp.

oxy hóa dùng dòng tới hạn: khí và nước ô nhiễm sẽ được đưa đến trên điểm tới hạn của nước. Trong điều kiện này các thành phần hữu cơ ô nhiễm được oxy hóa nhanh chóng.

- Màng: Là quá trình được dùng để tách nước từ dòng ô nhiễm. Có các loại như vi lọc, siêu lọc, thẩm thấu ngược, màng điện tích.

• Phương pháp sinh học

Xử lý chất thải bằng phương pháp sinh học là sử dụng vi sinh vật để phân hủy và biến đổi chất hữu cơ trong chất thải nhằm giảm các nguy cơ của nó với môi trường. Trong quản lý chất thải nguy hại, việc xử lý chất hữu cơ nguy hại có thể thực hiện được nếu sử dụng đúng loài vi sinh vật và kiểm soát quá trình hợp lý.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sinh học bao gồm:

Nguồn năng lượng và nguồn cơ chất: nguồn năng lượng có thể là ánh sáng, phản ứng oxy hóa khử của chất vô cơ và chất hữu cơ. Còn nguồn carbon (cơ chất) có thể là CO2 và chất hữu cơ

Quá trình enzyme

Tính có thể phân hủy sinh học của cơ chất

Tính ức chế và độc tính của cơ chất đối với sinh vật

Cộng đồng vi sinh vật

Các loại hệ thống xử lý chất thải nguy hại bằng phương pháp sinh học có thể chia thành các loại như sau:

Các hệ thống thông thường: bùn lơ lửng, hiếu khí, kỵ khí

Xử lý tại nguồn: dùng xử lý nước ngầm và đất ô nhiễm

Xử lý bùn lỏng: dùng xử lý bùn với hàm lượng cặn từ 5-50%

Xử lý dạng rắn: xử lý bùn và chất rắn có độ ẩm thấp

• Phương pháp nhiệt

Đây là kỹ thuật xử lý chất thải nguy hại có nhiều ưu điểm hơn các kỹ thuật xử lý khác, được sử dụng để xử lý chất thải nguy hại không thể chôn lấp mà có khả năng cháy. Phương pháp này được áp dụng cho tất cả các dạng chất thải rắn lỏng khí. Trong phương pháp này, nhờ sự oxy hóa và phân hủy nhiệt, các chất hữu cơ sẽ được khử độc tính và phá vỡ cấu trúc. Tùy theo thành phần chất thải mà khí sinh ra từ quá trình đốt có thành phần khác nhau. Nhìn chung, thành phần khí thải cũng có các thành phần như sản phẩm cháy thông thường (bụi, CO2, CO, SOx, NOx). Tuy nhiên trong thành phần khí thải còn có các thành phần khác như HCl, HF, P2O5, Cl2,...

Hiện nay các thiết bị lò đốt thường dược sử dụng:

- Lò đốt chất lỏng

- Lò đốt thùng quay

- Lò đốt gi/vỉ cố định

- Lò đốt tầng sôi

- Lò xi măng

- Lò hơi

• Phương pháp ổn định hóa rắn

Ổn định hóa rắn là quá trình làm tăng các tính chất vật lý của chất thải, giảm khả năng phát tán vào môi trường hay làm giảm tính độc hại của chất ô nhiễm. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong quản lý chất thải nguy hại.

Các chất phụ gia thường dùng để ổn định hóa rắn chất thải nguy hại:

• Xi măng: là chất hay được sử dụng nhất để đóng rắn chất thải nguy hại. Loại xi măng thông dụng nhất là xi măng Portlan được sản xuất bằng cách nung hỗn hợp đá vôi với thạch cao (hoặc chất silicat khác) trong là nung nhiệt độ cao.
• Pozzolan: là một chất mà có thể phản ứng với vôi có trong nước để tạo thành vật liệu có tính chất như xi măng. Phản ứng giữa nhôm-silic, vôi và nước sẽ tạo thành một loại sản phẩm là pozzolan. Các vật liệu pozzolan bao gồm xỉ than, xỉ lò và bụi lò xi măng.
• Silicat dễ tan
• Đất sét hữu cơ biến tính: là đất sét tự nhiên đã được biến tính hữu cơ để trở thành đất sét organophobic.
• Các polymer hữu cơ
• Nhiệt dẻo: Các chất thải nguy hại có thể được làm ổn định bằng cách trộn các vật liệu nhiệt dẻo đã được nấu chảy với chất thải ở nhiệt độ cao.