Методы восстановительной очистки сточных вод применяют в тех случаях, когда они содержат легко восстанавливаемые вещества. Эти методы широко используются для удаления из сточных вод соединений ртути, хрома, мышьяка.

В процессе очистки неорганические соединения ртути восстанавливают до металлической ртути с дальнейшим отделением ее от воды отстаиванием, фильтрованием или флотацией. Органические соединения ртути сначала окисляют с разрушением соединения, затем катионы ртути восстанавливают до металлической ртути. Для восстановления ртути и ее соединений применяются сульфид железа, боргидрид натрия, гидросульфит натрия, гидрозин; железный порошок, сероводород, алюминиевая пудра и др.

Мышьяк в сточных водах находится в виде кислородсодержащих молекул и анионов, а также в виде анионов тиосолей AsS₂^-, AsS₃^3-. Наиболее распространенным способом удаления мышьяка из сточных вод является осаждение его в виде труднорастворимых соединений. При больших концентрациях мышьяка (до 110 г/л) метод очистки основан на восстановлении мышьяковой кислоты до мышьяковистой двуокисью серы. Мышьяковистая кислота имеет небольшую растворимость в кислой и нейтральной средах и осаждается в виде триоксида мышьяка.

Метод очистки сточных вод от веществ, содержащих шестивалентный хром, основан на восстановлении его до трехвалентного с последующим осаждением в виде гидроокиси в щелочной среде. В качестве восстановителей могут быть использованы активный уголь, сульфат закисного железа, бисульфат натрия, водород, двуокись серы, отходы органических веществ (например, газетная бумага), пиритный огарок и др. На практике для восстановления наиболее часто используют растворы бисульфита натрия:

4Н₂СrO₄ + 6NaHSO₃ + 3H₂SO₄ → 2Cr₂(SO₄)₃ + 3Na₂SO₄ + 10Н₂О

Реакция протекает быстро при рН = 3…4 и избытке серной кислоты. Восстановление двуокисью серы происходит по реакциям:

SO₂ + Н₂O → H₂SO₃,

2СгO₃ + H₂SO₃ → Сг₂(SO₄)₃ + 3Н₂О

Наиболее быстро они протекают при рН 2…2,5. Этот процесс является перспективным, так как для восстановления можно использовать отходящие газы, содержащие SO₂. Восстановление можно провести в колонном аппарате. Это позволяет обеспечить очистку не только сточных вод от токсичных соединений хрома, но и отходящих газов от SO₂.