三氯化鐵、氯化亞鐵、硫酸亞鐵（綠礬）、硫酸鐵等都可以用來除磷，常用的是三氯化鐵。三氯化鐵與磷酸鹽的反應式如下：

FeCl₃·6H₂O+H₂PO₄^-+2HCO₃^-=FePO₄+2CO₂+3Cl^-+8H₂O

與鋁鹽相似，大量三氯化鐵要與堿反應生成Fe（OH）₃，以此促進膠體磷酸鐵的沉淀分離。磷酸鐵沉淀的最佳pH值為4.5~5.0。實際應用中，pH值在7左右仍有較好的除磷效果。和鋁鹽一樣，鐵鹽投加點可以在預處理、二級處理或三級處理階段。pH值應與相應的純磷酸鹽的最小溶解度一直。

化學法除磷最大的問題是會使污泥量顯著增加，因為除磷時產生的金屬磷酸鹽的金屬氫氧化物，以懸浮固體的形式存在于水中。在初沉池前投加金屬鹽，初沉池污泥可以增加60%~100%，整個污水處理廠污泥量增加60%~70%。在二級處理過程中投加金屬鹽，剩余污泥量化會增加35%~45%。化學除磷不僅使污泥量增加，而且使污泥濃度降低20%左右，因此使污泥體積，即污泥數量加大。鐵鹽除磷在固液分離不好的情況下，會使出水呈微紅色。

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