废水消毒的主要方法是向废水投加消毒剂。目前用于废水消毒的消毒剂有液氯、臭氧、次氯酸钠、紫外线等。消毒方法大体上可分为两类：物理方法和化学方法。物理方法主要有加热、冷冻、辐照、紫外线和微波消毒等方法。化学方法是利用各种化学药剂进行消毒，常用的化学消毒剂有氯及其化合物、各种卤素、臭氧、重金属离子等。
就化学法消毒而言，液氯、二氧化氯、氯胺及臭氧作为氧化消毒剂时，其消毒效率顺序为O3>ClO2>Cl2>NH2Cl；消毒持久性顺序为NH2Cl>ClO2>Cl2>O3；成本费用顺序为O3>ClO2>NH2Cl>Cl2。在水处理过程中都会产生各自的副产物，因此对消毒剂的选择应该综合考虑。
氯价格便宜，消毒可靠又有成熟的经验，是应用最广的消毒剂。近年来，由于发现氯化消毒会产生有机氯化合物，水中病毒对氯化消毒有较大的抗性，因此，采用其他消毒方法引起很大重视。特别是在给水处理中，臭氧被认为是可代替氯的有前途的消毒剂。紫外线适用于小水量、清洁水的消毒。重金属常用于除藻及工业用水消毒。溴和碘及其制剂可用于游泳池水消毒以及军队野战中的临时用水消毒。加热和辐照对污泥消毒较为合适。这四种消毒剂应用于饮用水消毒和工业废水回用消毒时各有所长，又都有一定的局限性，需要结合实际情况综合考虑来选择最适宜的消毒剂。
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