在污水中加进药剂后，会形成若干化学反应，最重要的反应过程有下面几种：
(1)形成溶解度低的沉淀物
高价金属离子与很多阴离子都形成难溶的化合物沉淀下来，这些化合物在形成絮凝矾花的核心和矾花之间的连接中特别重要。
(2)无机化合物的氧化反应
催化剂可使若干无机化合物直接氧化，形成无害的易于沉淀产物。
(3)有机化合物催化反应
新型化学除磷药剂由于催化剂的催化能力，很多有机化合物很轻易地与溶解氧发生反应，在很多情况下，终产物是CO2、H2O和氮气。有时也会产生一些酸性物质，这些酸性物质与高价金属离子一起形成难溶的化合物而从水中沉淀出来。

废水中的有机污染物是通过好氧微生物的氧化作用得以降解的。加进药剂后，可以加速这种氧化分解的速度，其作用机理主要是由高价位向低价位转变时，成为微生物代谢过程中的电子受体，进步兼收并蓄的传递速度，刺激好氧微生物种群迅速增殖。

所有生物除磷工艺的一个共同特点是厌氧区的设置，在厌氧状态下，通过污水总磷药剂与回流污泥的混合接触，促进发醇作用和磷开释的进行，随时在好氧状态下，较好的污泥混合液含有大量能超量贮集、吸收聚磷的贮磷细菌。经过沉淀作用，达到固液分离，从而大大进步磷的往除效果。