अपशिष्ट जल के प्रशोधन में कीटाणुशोधन का उद्देश्य - पर्यावरण में वापस मुक्त किए जाने वाले जल में सूक्ष्मजीवों की संख्या को काफी हद तक कम करना है। कीटाणुशोधन की प्रभावशीलता प्रशोधित किए जा रहे जल की गुणवत्ता (जैसे - मटमैलापन, पीएच, आदि), इस्तेमाल किए जाने वाले कीटाणुशोधन के प्रकार, कीटाणुशोधन की मात्रा (एकाग्रता और समय) और अन्य पर्यावरणीय परिवर्तनीय तत्वों पर निर्भर करती है। मटमैले जल को प्रशोधित करने में कम कामयाबी मिलेगी क्योंकि ठोस पदार्थ जीवों को, ख़ास तौर पर पराबैंगनी प्रकाश से, ढंक सकते हैं, या यदि इनसे संपर्क करने की आवृत्ति कम हो। आम तौर पर, कम संपर्क आवृत्ति, कम मात्रा और उच्च प्रवाह आदि संभी कारक प्रभावी कीटाणुशोधन में बाधक होते हैं। कीटाणुशोधन के आम तरीकों में शामिल हैं - ओज़ोन, क्लोरीन, पराबैंगनी प्रकाश, या सोडियम हाइपोक्लोराईट. पेय जल के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले क्लोरमीन के सातत्य की वजह से क्लोरमीन का इस्तेमाल अपशिष्ट जल प्रशोधन में नहीं किया जाता है।

क्लोरीनीकरण अपनी कम लागत और प्रभावशीलता के दीर्घकालिक इतिहास की वजह से उत्तर अमेरिका में अपशिष्ट जल कीटाणुशोधन का सबसे आम रूप बना हुआ है। इसका एक नुकसान यह है कि अवशिष्ट कार्बनिक पदार्थ के क्लोरीनीकरण से क्लोरीन युक्त कार्बनिक यौगिक उत्पन्न हो सकते हैं जो कैंसरकारी या पर्यावरण के हानिकारक हो सकते हैं। अवशिष क्लोरीन या क्लोरमीन में प्राकृतिक जलीय वातावरण में कार्बनिक पदार्थों का क्लोरीनीकरण करने की क्षमता भी हो सकती है। इसके अलावा, चूंकि अवशिष्ट क्लोरीन जलीय प्रजातियों के लिए विषैला होता है, इसलिए प्रशोधित गंदे जल को रासायनिक दृष्टि से क्लोरीनविहीन कर देना चाहिए, जिससे प्रशोधन की जटिलता और लागत बढ़ जाती है।

क्लोरीन, आयोडीन, या अन्य रसायनों की जगह पराबैंगनी (यूवी) प्रकाश का इस्तेमाल किया जा सकता है। रसायनों का इस्तेमाल न होने की वजह से प्रशोधित जल का बाद में उपभोग करने वाले जीवों पर कोई विपरीत प्रभाव नहीं पड़ता है, जबकि अन्य तरीकों के साथ कुछ और मामला सामने आ सकता है। यूवी विकिरण की वजह से जीवाणु, विषाणु और अन्य रोगाणुओं की आनुवंशिक संरचना क्षतिग्रस्त हो जाती है जिससे उनमें प्रजनन शक्ति समाप्त हो जाती है। यूवी कीटाणुशोधन के प्रमुख नुकसान यह हैं कि लैम्प के रखरखाव और प्रतिस्थापन की बार-बार जरूरत पड़ती है और यह सुनिश्चित करने के लिए अत्यधिक प्रशोधित उत्प्रवाही पदार्थ की आवश्यकता पड़ती है कि लक्ष्यित सूक्ष्जीव यूवी विकिरण से बचे नहीं हैं (जैसे - प्रशोधित उत्प्रवाही पदार्थ में मौजूद कोई भी ठोस पदार्थ यूवी प्रकाश से सूक्ष्जीवों की रक्षा कर सकता है)। ब्रिटेन में, अपशिष्ट जल में अवशिष्ट कार्बनिक पदार्थों के क्लोरीनीकरण और प्रापक जल में कार्बनिक पदार्थों के क्लोरीनीकरण में क्लोरीन के प्रभाव के बारे चिंताओं की वजह से प्रकाश कीटाणुशोधन का सबसे आम साधन बनता जा रहा है। एडमॉन्टन और कैलगरी, अल्बर्टा और केलोव्ना, ब्रिटिश कोलंबिया, कनाडा भी अपने उत्प्रवाही जल कीटाणुशोधन के लिए यूवी प्रकाश का इस्तेमाल करते हैं।

संलग्न होने और का निर्माण करने वाले ऑक्सीजन के तीसरे परमाणु में परिणत करने वाले एक उच्च वोल्टेज विभव से होकर ऑक्सीजन के गुजरने पर ओज़ोन उत्पन्न होता है। ओज़ोन बहुत अस्थिर और प्रतिक्रियाशील होता है और यह संपर्क में आने वाले अधिकांश कार्बनिक पदार्थों को आक्सीकृत कर देता है, जिससे कई रोगजनक सूक्ष्मजीव नष्ट हो जाते हैं। क्लोरीन की तुलना में ओज़ोन को ज्यादा सुरक्षित माना जाता है क्योंकि साइट पर संग्रहित किए जाने वाले क्लोरीन के विपरीत (आकस्मिक रूप से मुक्त हो जाने की स्थिति में बहुत ज्यादा विषैला होता है), ओज़ोन को आवश्यकतानुसार साइट पर ही उत्पन्न किया जाता है। क्लोरीनीकरण की तुलना में ओज़ोनीकरण में कम कीटाणुशोधन उपोत्पाद उत्पन्न होते हैं। ओज़ोन कीटाणुशोधन से होने वाला एक नुकसान यह है कि ओज़ोन उत्पन्न करने वाले उपकरण की लागत अधिक होती है और विशेष परिचालकों की जरूरत पड़ती है।

दुर्गन्ध नियंत्रण
अवायवीय अपघटन
कीटाणुशोधन
भस्मीकरण