经混凝沉淀和过滤后的水，虽然其物理外观已符合生活饮用水水质的要求，很大部分细菌、病原菌和其他微生物也得到了去除，但其中还有一定数量的细菌和病原菌存在。
消毒主要杀死对人体健康有害的病原菌和病毒等，保证饮水的卫生安全。我国生活饮用水卫生标准中规定：细菌总数在1毫升水中不超过100个，总大肠菌群1升水中不超过2个。
在工业用水处理过程中，消毒也是防止细菌、微生物对离子交换膜、反渗透膜等的污染的措施，而且有些工业用水也对水有灭菌、除病毒的要求。
水的消毒方法很多，基本上可分为物理的和化学的两大类。物理方面的有加热至沸腾、紫外线消毒、超声波消毒等方法；化学方面的有氯化消毒、臭氧消毒、重金属离子消毒等方法。
（一）光线在光谱的蓝绿色开始，波长为3900～1360nm时具有杀菌能力，以2537nm效果最好。紫外线消毒，就是利用这种波长范围的光线照射，以达到消毒的一种物理方法。
紫外线汞灯有高、低压（按灯管点燃时管内汞蒸气的压力来区分）两种，灯管由石英玻璃制成。紫外线汞灯点燃时放射大量具有杀菌能力的紫外线，同时也放射少量可见光。
利用紫外线进行水消毒，其特点是：接触时间短、杀菌能力强；设备简单、操作管理方便，并能自动化；处理时对水无副作用，无中毒危险。可在处理后水中不允许增加氯离子的小规模工业用水中使用。其缺点是：没有余氯的持续杀菌作用，以及目前我国灯管的使用寿命较短，价格较贵等。
紫外线杀菌器：主要由灯管、漏磁变压器、反射罩组成。
紫外线消毒运行中注意要点有：
（1）紫外线消毒不像余氯能保持作用，因而消毒后的水要加强管理，防止再污染。
（2）使用紫外线汞灯消毒时，灯管点燃后须有5~15分钟的稳定时间。
（3）电气方面要采取措施，以保证灯管的额定功率和电压稳定，否则点燃功率不足时，将影响杀菌效果。
（4）紫外线消毒的设备和管理均较简单，但目前因灯管使用寿命较短、价格较贵，故推广应用受到限制。
（二）氯化消毒
氯的消毒力强，货源充沛而价廉，设备简单，加入水中后能保持一定量的残余浓度（通常称为余氯），可防止再度污染而繁殖细菌，同时残余浓度检测方便。
由于上述优点，所以在自来水厂中被广泛采用。但是氯气具有毒性，在运输贮藏和投加过程中，要注意安全，小心操作。
