在水处理中常用的消毒剂有二氧化氯、液氯、臭氧、氯胺和紫外线等，应用较多的是液氯、臭氧和二氧化氯。
由于液氯应用历史长，积累了丰富的运行管理数据，并且成本低、在管网中可保持一定的持续杀菌效果,目前在我国仍然是水处理过程中应用最多的消毒剂。但随着全球环境污染的加剧，在对一些遭受污染的水源进行处理时，往往生成大量的有机卤化物（如三氯甲烷）而造成水体的二次污染,对人体的健康产生潜在的危害。另外一些中小型水厂或污水处理厂采用氯气消毒，不仅占地面积大，而且一旦泄漏会造成严重后果。因此，近年来各国都在研究替代氯气进行消毒的新一代消毒剂。
    臭氧是一种优良的消毒剂，其杀菌效果好，且一般无有害副产物生成。但目前臭氧发生装置的产率通常较低，设备昂贵，安装管理复杂，运行费用高，而且臭氧在水中溶解度低，衰减速度快，为保证管网内持续的杀菌作用，必需和其它消毒方法协同进行。
紫外线消毒也是近来发展的一种新型消毒方法，它是通过对水体进行紫外线辐射，将水中的有害菌杀死，同时不改变水的物理化学性质，且不产生气味和其它有害的卤代甲烷等副产物，但该方法对消毒前的原水浊度要求较高，且必须保证一定的水流厚度，当水深较大时杀菌效果急剧下降。
    二氧化氯是一种强氧化剂和高效杀菌剂，杀菌效果优于氯气，而且不会产生三卤甲烷等含氯有机物。二氧化氯在水溶液中较稳定，能保持长期抑菌效果。近年来二氧化氯生产技术日趋成熟，二氧化氯发生器无论在安装、使用还是维护等方面都较其它消毒产品有很高的优越性，二氧化氯在我国得到快速推广，在水处理行业有广阔的发展前景。
    二氧化氯用于水处理，主要有如下优势：
（1）杀生效果广谱、高效。
（2）消毒效果好而且具有持续消毒、杀菌作用。
（3）不会形成卤代烃等致癌物。
（4）在PH3-9条件下，杀菌效果不受影响。
（5）对与水体接触的固体表面的生物膜具有剥离效果。
（6）消毒效果不受氨的影响。
（7）具有脱色、助凝、除铁锰、除氰、除酚、除臭等多种功能.