Обеззараживание (дезинфекция) сточных вод производится для уничтожения содержащихся в них патогенных микробов и устранения опасности заражения водоема этими микробами при спуске в него очищенных сточных вод.
Патогенные микробы не могут быть полностью удалены ни при отстаивании, ни при искусственной биологической очистке сточных вод. Доказано, что патогенные бактерии кишечной группы обнаруживаются в очищенной воде даже тогда, когда содержание кишечных палочек уменьшается на 99%. В сооружениях искусственной биологической очистки (в биофильтрах и аэротенках) устраняется от 91 до 98% таких бактерий. Поэтому после механической и искусственной биологической очистки до спуска в водоем требуется обеззараживание сточной воды. Оно может быть эффективно только в том случае, когда в воде не содержатся взвешенные вещества.
Эффективность обеззараживания, определяемая по концентрации бактерий Coli, должна достигать практически 100%.
Надежными способами устранения бактерий являются почвенные методы биологической очистки (на полях орошения и полях фильтрации), которые при условии нормальной нагрузки на поля обеспечивают высокий эффект (до 99,9%). В этих случаях дезинфекция, как правило, не требуется.
Согласно действующим «Правилам охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами», сточная вода не должна содержать возбудителей заболеваний.
Ввиду сложности непосредственного определения содержания патогенных бактерий в сточных водах обычно применяют метод оценки эффективности их обеззараживания по титру кишечной палочки. Обеззараживание сточных вод может быть признано достаточным, если коли-титр в них будет доведен до 0,001.
Дезинфекция сточных вод может производиться различными способами, но наибольшее распространение получило хлорирование, т. е. введение в сточную воду определенного количества хлора, хлорной извести или гипохлорита натрия,  ультрафиолетовое обеззараживание сточных вод, озонирование.