所有的污水除磷方法都包含有两个必要的过程，首先将溶解性磷（磷酸盐）物质转化为不溶性悬浮（颗粒）性状态，然后通过固液分离将磷从污水中除去。
除磷剂是向污水中投加化学药剂，使水中磷酸根离子生成难溶性盐，形成絮凝体后与水分离，从而去除水中所含的磷。根据化学除磷法的原理介绍，除磷剂主要分为四类：
铝盐作为药剂添加在化学除磷工艺中，经常使用的有三种，一种是硫酸铝，一种是氯化铝，还有一种是聚合氯化铝，在具体的反应过程中，包含两个主要的反应过程，首先是三价铝离子通过与磷酸根产生反应而出现沉淀，沉淀的化合物为AlPO4 。
铁盐与铝盐除磷反应机理类似，之外还会发生强烈水解并同时发生各种聚合反应吸附水中的磷。Fe2+除磷效率与pH相关，但有关 Fe2+除磷最佳PH存在争议：有人认为PH=8时，Fe2+除磷效果最好，但研究表明PH=7.5～8.5时不易生成沉淀，从而降低了除磷效率。Fe2+除磷需要较高PH值，而环境污水厂处理中PH值往往低于 7.5。
向含磷污水中加入氢氧化钙，污水的pH上升，同时污水中磷与钙反应生成 Ca5（OH）(PO4)3。随着pH的升高，污水中Ca5（OH）(PO4)3的溶解度降低，为使磷的去除率达到 90%以上，需要把 H调至10.5-11范围内，在此pH范围内，污水中的磷含量可降低至0.5mg/L以下。
复合新型除磷药剂种类多样，其中主要有聚氯化铝铁（PAFC）、聚氯化铝（PAC）、聚氯化铁（PFC）、聚合硫酸铁（PFS）、改性硅藻土以及上述几种除磷药剂和PAM、二氧化锰等形成的混合物等。
除磷剂投加量的确定依据有一下几种因素：原水中磷含量的大小、原水磷含量的种类、设计出水磷含量的大小（出水含磷国家标准）和设计除磷效率（除磷剂投加之后的含磷量）。最终投加量的确定要经过小试和中试的实验确定