氯消毒法是使用时间最早，使用范围最广的消毒技术，始于19世纪初期，可有效地杀灭水中的细菌微生物，降低传染病的传播概率。迄今为止，我国大多数饮用水处理厂依然采用氯消毒作为主导的消毒技术。氯消毒法由进入水中的单质氯发生氧化还原反应，生成小于细菌的次氯酸分子，次氯酸在水中电离生成次氯酸根离子，吸附在带负电的细菌表面，通过细胞壁进入到细菌内部，利 用次氯酸的氧化作用破坏细菌的酶系统，灭活细菌等微生物。

因液氯存在储存和运输上的安全隐患， 很多饮用水处理厂中采用次氯酸来代替液氯进行消毒，消毒效果与氯基本相同。次氯酸通过以下三种途径实现消毒：一是依靠在水中电离出的具有强氧化性的次氯酸根离子，作用于微生物蛋白质，使蛋白质失活，阻碍细胞代谢；二是通过细菌的细胞壁进入到细菌内部，破坏核酸等遗传物质，抑制细菌的生长发育繁殖；三是依靠电离出的氯离子，改变细胞的渗透压，使细胞失活。 

氯胺是在使用氯消毒处理氨氮含量较高的水质过程中，单质氯和水中的氨类物质反应生成的中间产物，其中具备消毒作用的有一氯胺和二氯胺，均通过水解缓慢释放的次氯酸来灭活水中的致病微生物，消毒机理与氯和次氯酸相似，相比于氯消毒，氯胺消毒的安全性较高，但是消毒杀菌作用较弱，单独使用时消毒效果并不理想，因此经常与其他消毒方法联合使用，常在处理水流入市政管网前加入氯胺，利用其稳定持续消毒的特点，维持管网内的余氯量，保证管网内水质稳定性。

二氧化氯消毒通过以下两方面实现：一是利用其强氧化性，穿过微生物的细胞壁氧化生物酶系统，抑制微生物生长发育繁殖；二是作用于蛋白质，使其分解成氨基酸等小分子物质，或使蛋白质沉降。相同质量的二氧化氯，液氯和次氯酸消毒剂，二氧化氯消毒的效率更高，产生的副产物更少，但由于二氧化氯气体储存和运输不便，多采用二氧化氯发生器，现用现制的方式对饮用水进行消毒，适用于中小型饮用水处理厂。

臭氧是已知可利用的最强氧化剂之一，可作用于细菌的蛋白质变性失活，改变细胞通透性，还可穿透细菌细胞壁，作用于生物酶系统，破坏核酸等遗传物质，同时能够灭活病毒、芽孢等，但是臭氧较活泼，不具持续消毒的效果，使用成本高，因此不单独用于消毒，经常配合二氧化氯等消毒技术联合使用。

自来水氯消毒的方法里确实有过量氯消毒法，但仅在有机污染严重，或需在短时间内达到消毒目的时使用，而且消毒后的水，需用SO2、亚硫酸钠或活性炭脱氯，以保证进入管网的水中余氯指标满足国家标准的要求。

我国对自来水消毒后的消毒剂余量有严格的标准，在《生活饮用水卫生标准（GB 5749-2006）》中规定如下：

为保障居民健康，我国对饮用水出厂水余氯限值要求控制在0.3-4毫克／升。而根据近期多地自来水集团的公告，目前各水厂为应对疫情，确实提升了余氯控制水平，但都远低于国家限值，总体依旧维持在较低水平运行，同时对余氯进行严格控制、严密监测，公众无需产生安全担忧。