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一般认为污水中的致病微生物有细菌、病毒、立克次氏体、原生动物和真菌等五种，立克次氏体介于细菌和病毒之间，一些微生物学家把以致梅毒体为代表的致病螺旋体归纳为第六种致病微生物，而螺旋体介于细菌和原生动物之间。有些高于原生动物的微生物，如线虫也能致病。生活污水及屠宰、生物制品、医院、制革、洗毛等工业污水中常含有这些能传染各种疾病的致病微生物。

对致病病原体较为集中和含量较大的污水最好进行单独消毒处理，然后再和其他污水一起进行二级生化处理，这样可以减少消毒剂的消耗量。因为病原体在水中的存活时间较长，有的病毒和寄生虫卵用一般的消毒方法难以杀死。

消毒杀菌的方法有氯、二氧化氯、臭氧等氧化法、石灰处理、紫外线照射、加热处理、超声波等，另外超滤处理也可以除去水中大部分的细菌。就细菌、病毒的去除而言，臭氧氧化、紫外线照射等方法效果很好，但处理后的水中没有类似余氯的剩余消毒剂，无法防止微生物的再繁殖，通常需要在处理后再补充加氯处理。