オゾン分子や発生ラジカルにより、病原体の体そのものを酸化分解するもので、消毒以外にも高度処理で利用されている。オゾンは空気または分離した酸素から無声放電によりオンサイトで製造し使用する。オゾンは有害なので、処理水への溶解・反応設備の他に余剰ガスの分解設備や濃度監視装置などが必要となる。オゾンによる酸化分解反応の効率は、化学反応の原則に従い水温に依存し、冬季など低温下で消毒力が低下するため、保温などの対策が必要となる。
核酸が波長253.7nmの紫外線を吸収することで遺伝情報が損傷し、不活化する。このためウイルスに効果的で、その他にもハロゲン副生成物を生じず混和時間・設備が不要などの特長を持ち、雨天時放流水へも利用される。紫外線は透過力が小さく、光をさえぎる懸濁物質に弱いため、固液分離不調による影響が特に大きい。また、残留消毒力を持たず、残留塩素濃度のような管理指標も無いため、後段に補完的な塩素消毒設備を追加する事もある。なお、一度不活化した細菌が日光などで再活性化する現象が知られているが、増殖能力の回復には至らず感染リスクは低いとされる。
次亜塩素酸による酸化および酵素反応の阻害による。次亜塩素酸は不安定なので固形塩素（次亜塩素酸カルシウムやトリクロロイソシアヌール酸の製剤）、次亜塩素酸ナトリウム、液化塩素、などを水に溶解させて生じさせる。これらの使い分けは主に施設規模に依り、後のものほど大規模処理向きである。次亜塩素酸はpH7.5程度を境に消毒力が急減する（約100分の1）性質を持つほかアンモニアと反応してクロラミンに変化するため、処理水質の悪化などでアンモニア態窒素が大量に残留すると、影響が大きい。また、細菌に対しては数mg/L以下でも効果を発揮するが、ウイルスを消毒するには200mg/L程度必要とされ、下水処理場の塩素消毒レベルでは事実上効果がない。これはウイルスは阻害されるべき酵素反応を行っていないため、生物学的に消毒（いわば毒殺）することが出来ず、化学的な酸化力により分解することで消毒するしかないためである。このため、SRSV（ノロウイルス）などに対応するためには、それに適した消毒法・設備が必要となる。
薬品による放流水の消毒や、高度処理における金属イオンによるリン酸イオンの難溶化処理などがあげられるが、現代では有機物の浄化を行う主処理としては用いられていない。
多くの有機物が微生物の生存と増殖で代謝・資化されることを利用し、下水中の溶解・浮遊性有機物を培養した微生物の餌とすることで水と炭酸ガス等に酸化分解する方式で、活性汚泥法が代表的である。「生き物」である微生物を適切に育成・管理する必要があるが、比較的低コストでかなり高度な浄化を行うことが出来るため、ほとんどの処理場で主処理（二次処理）工程として採用されている。生物的処理では細菌から原生動物、あるいは微小生物が混在して存在し、代謝・資化による物質循環と食物連鎖が成立していると考えられる。これらは多様な種に及び、無数の新種を抱えている模様だが、実務的には視覚的特徴に基づき分類・管理されている。以下、生物的処理の詳細について詳述する。
サンディエゴ警察によれば、戦車を暴走させる前週にネルソンは友人に自殺を考えていることを告げ、次の週末にはオクラホマシティ連邦政府ビル爆破事件に触れ、「オクラホマは見事なものだった」と話したという。ネルソンが破壊行為を容認していたのか、単にドラマのように楽しんだという意味であったのかは定かでない。警察は、ネルソンが爆破事件やテロリストグループに関係しているとは全く考えていなかった。1995年5月17日水曜日の夕暮れ時、ネルソンはカーニーメサ（Kearny Mesa）の州兵兵器庫に向けてシボレーのバンを走らせた。車両通行区に通じるゲートは通常午後5時以降はロックされるが、兵器庫の従業員は遅くまで働いていて、ゲートが開いたままであった。車両通行区は完全に人通りが絶えていた。ネルソンは戦車のハッチをこじ開けるのにバールを使用したと思われる。彼が侵入した最初の戦車は動かず、2台目も動かなかった。ネルソンが3台目の戦車に身を沈めた時、近づいてきた州兵についに気付かれたが、ネルソンはなんとか戦車を発進させることができた。州兵がこれを制止することは不可能で、電話で警察を呼んだ。幸いなことに、弾薬は別の建物に保管されていたため、使用可能な火器は戦車には搭載されていない状態であった。ネルソンは、サンディエゴ郊外のクレアモントの通りを23分間テレビ放送されながら警察に追跡された。戦車は、最高時速45マイル（約72km）であり、追跡はそれに合わせ減速気味に行われたが、それでも少なからず危険であった。57トンの重量があるM60戦車は、容易く停車中の車、消火栓、道路標識や信号を破壊して進み、停車中のバンを粉砕し（恐らくこの事件の一連の報道の中で最も有名な映像であろう）、そのままバンもろとも真っ直ぐ前方のRVに突っ込んでいった。彼は橋脚に戦車を激突させて橋を破壊しようとさえしたが、初めの数撃で失敗し断念した。その後、ネルソンが州道163号線のコンクリートの中央分離帯を強引に越えて対向車線に侵入しようとしたが、戦車は分離帯を壊して止まった。そして、4人の警官が戦車の上に登り、サンディエゴ警察のポール・パクストン巡査（当時、地元海兵隊・第4戦車大隊のアルファ中隊・予備役の一等軍曹だった）がハッチを開くことに成功し、ボルトカッターを使って砲塔に侵入した。警官は、ネルソンに投降するよう命じたが、彼は何も言わず、戦車を前後に揺らし始めた。パクストン巡査の同僚リチャード・ピナーは、ネルソンを射殺した。