Outre la distillation évoquée plus haut pour le traitement des solvants usés (voir chapitre “Solvants usés”), les différentes techniques utilisées en traitement physico-chimique concernent plus particulièrement les déchets d'origine minérale :

• déshydratation mécanique des boues d'hydroxydes métalliques : elle concentre les boues par extraction de la plus grande part de la phase aqueuse. Elle est réalisée après décantation (avec l'apport éventuel de floculant), par pressage (filtres presses, presses à bande, filtration continue sous vide) ou par centrifugation,
• stabilisation/solidification des boues : le principe repose sur le malaxage de boues et de réactifs, lesquels sont hydrophiles et forment, par réaction d'hydratation, des composés solides. Un déchet est considéré comme stabilisé quand sa perméabilité à l'eau et sa fraction lixiviable ont été réduites. L'objectif est de respecter les critères d'acceptation en centre de stockage des déchets ultimes,
• neutralisation/précipitation : elle consiste à ramener le pH d'un déchet, le plus souvent liquide, à une valeur fixée en fonction de traitements ou stockages ultérieurs (cela concerne les acides et les bases, à l'exception des déchets cyanurés). Les métaux sont précipités sous forme d'hydroxydes à l'aide de lait de chaux ou de lessive de soude, puis les boues sont déshydratées,
• décyanuration : les cyanures des bains de traitement de surface sont oxydés en cyanates,
• déchromatation : l'opération consiste à réduire les sels de chrome hexavalent (chrome VI) en chrome trivalent (chrome III) peu toxique,
• cassage : il s'applique aux émulsions huileuses et aux mélanges eau-hydrocarbures. Effectué à haute température en milieu acide, il permet de séparer la phase aqueuse de la phase huileuse incinérable,
• centrifugation ou ultra filtration : déstabilisation des émulsions huileuses ou des mélanges eau-hydrocarbures avec traitement complémentaire de la phase aqueuse.

Tous ces traitements produisent des boues, constituées essentiellement de minéraux insolubles et d'hydroxydes métalliques. Ces “déchets de déchets” doivent être déshydratés et stabilisés avant stockage.

Ils concernent la plupart des déchets d'origine organique, c'est-à-dire les solvants et leurs mélanges, les déchets d'hydrocarbures, de peintures et de vernis, certains résidus de la chimie organique...
Le traitement le plus courant est l'incinération en fours spécialisés ou en fours cimentiers. Liquides seuls ou également solides ou pâteux pourront être admis suivant le type de four et le dispositif d'alimentation en déchets.
La caractéristique technique essentielle pour l'incinération est leur PCI (Pouvoir calorifique inférieur) qui assure l'effet calorifique nécessaire au fonctionnement du four. Lorsque les déchets à incinérer ne possèdent pas un PCI suffisant, l'appoint calorifique doit être apporté par un combustible qui peut être également un déchet.

On distingue les filières suivantes :

• incinération des déchets liquides, pâteux et solides ne contenant pas d'halogènes organiques,
• incinération en cimenterie de déchets liquides aqueux, de déchets combustibles (la valorisation énergétique peut concerner des déchets liquides ou des déchets solides broyés). Elle nécessite une régularité dans les approvisionnements (quantités, composition) et l'absence d'éléments perturbant la fabrication du ciment, dont les halogènes,
• incinération d'organohalogénés : les fours autorisés à recevoir des déchets halogénés ou soufrés (au-dessus de 1 à 2 %) doivent être munis de dispositifs très performants de neutralisation des gaz acides,
• incinération des PCB et assimilés : leurs conditions d'incinération sont plus sévères (température, exigée 1200 °C),
• évapo-incinération: elle est destinée à détruire des déchets aqueux contenant des éléments organiques émulsionnés.

Différentes catégories de fours sont utilisées. Ils peuvent être statiques, rotatifs, à grille, à soles, à lit fluidisé. Ces installations d'incinération peuvent être (et le sont de plus en plus pour les plus récentes) munies de systèmes permettant la récupération de la chaleur produite. Des techniques spécifiques du type pyrolyse ou torche à plasma se développent : elles permettent d'atteindre des températures élevées. Tous les problèmes ne sont pas résolus pour autant. L'épuration des gaz issus de la combustion demeure nécessaire.
L'incinération produit également des “déchets de déchets” : mâchefers, scories, poussières et boues d'épuration des fumées qui (après prétraitement dans certains cas) doivent être stabilisés et stockés.

Ces techniques sont réglementées en application de la législation sur les installations classées pour la protection de l'environnement. Des circulaires ou arrêtés ministériels définissent par filière les principes généraux ; chaque installation doit faire l'objet d'une procédure d'autorisation.

Par exemple, pour l'incinération, l'arrêté d'autorisation de chaque centre prend en compte :

• la nature et la composition des déchets susceptibles d'être traités,
• la température du four,
• la composition des rejets (fumées, mâchefers, cendres, suies, boues de lavage) et leur destination,
• le traitement des eaux résiduaires...

Afin d'éviter des erreurs d'orientation des déchets, des procédures d'acceptation préalable sont mises en place pour chaque centre : envoi d'échantillons, analyses préalables, décision d'acceptation ou de refus.
Ces procédures permettent au responsable du centre de connaître le déchet avant son expédition. Des contrôles sont ensuite effectués à l'arrivée, sur chaque chargement.