Sachverhalt:
A. Mit drei, je vom 19. April 2005 datierenden Verfügungen stellte die Staatsanwaltschaft Zürich-Sihl die unter anderem gegen X._ angehobenen Strafuntersuchungen wegen Förderung der Prostitution etc. (T 1/1998/13042), Bestechen etc. (T 1/1999/1030) und Vergehen gegen das (damalige) ANAG (T 1/1999/697) ein. Während X._ in den beiden letztgenannten Untersuchungen (Bestechen und ANAG-Vergehen) weder Verfahrenskosten überbunden wurden noch eine Entschädigung ausgerichtet wurde, wurden ihm und seiner mitangeschuldigten Ehefrau die für die Untersuchung wegen Förderung der Prostitution entstandenen Untersuchungskosten je zur Hälfte (unter solidarischer Haftbarkeit) auferlegt.
Auf Begehren von X._ um gerichtliche Beurteilung der Kostenfolgen hin verfügte das Bezirksgericht Zürich am 28. August 2006, dass X._ die Kosten der mit Verfügung der Staatsanwaltschaft Zürich-Sihl vom 19. April 2005 eingestellten Untersuchung wegen Förderung der Prostitution im Betrag von Fr. 5'000.-- Staatsgebühren sowie Fr. 200.-- Kanzleikostenpauschale zur Hälfte und die Barauslagen von Fr. 214'885.10 zu einem Drittel auferlegt werden. Des Weiteren wurde X._ in den drei eingestellten Verfahren keine Entschädigung oder Genugtuung zugesprochen.
B. Den von X._ gegen diese Verfügung erhobenen Rekurs wies das Obergericht des Kantons Zürich mit Beschluss vom 1. September 2008 ab, soweit es darauf eintrat.
X._ focht diesen Beschluss mit Beschwerde in Strafsachen beim Bundesgericht an. Dieses hiess die Beschwerde mit Urteil 6B_892/2008 vom 7. April 2009 teilweise gut, hob den angefochtenen Beschluss auf und wies die Sache zur neuen Beurteilung ans Obergericht zurück.
Mit Beschluss vom 16. September 2009 wies das Obergericht den Rekurs von X._ ab.
C. X._ führt Beschwerde in Strafsachen, insbesondere mit den Anträgen, der Beschluss des Obergerichts vom 16. September 2009 sei aufzuheben, und ihm seien die Kosten nach Massgabe der Verordnung über die Gebühren und Entschädigungen bei der Überwachung des Post- und Fernmeldeverkehrs vom 12. Dezember 1997 zu einem Drittel aufzuerlegen. Die Sache sei insoweit zur Neubeurteilung und zur Kostenerhebung ans Obergericht zurückzuweisen.

Erwägungen:
1. 1.1 Im Falle eines bundesgerichtlichen Rückweisungsentscheids hat die mit der Neubeurteilung befasste kantonale Instanz die rechtliche Beurteilung, mit der die Zurückweisung begründet wird, ihrer Entscheidung zugrunde zu legen. Diese Beurteilung bindet auch das Bundesgericht, falls ihm die Sache erneut unterbreitet wird (<ref-ruling> E. 2; <ref-ruling> E. 5.2; vgl. auch Botschaft zur Totalrevision der Bundesrechtspflege, BBl 2001 4346 Ziff. 4.1.4.5 zu Art. 101 am Ende).
Das Bundesgericht führte mit Urteil 6B_892/2008 vom 7. April 2009 namentlich aus, das Vorbringen des Beschwerdeführers, sein Anspruch auf rechtliches Gehör sei verletzt worden, sei nicht stichhaltig, da er ausdrücklich eingeräumt habe, dass ihm im Verfahren um gerichtliche Beurteilung der Kostenauflage die Akten zur Einsichtnahme übermittelt worden seien (E. 2.2). Weiter erwog das Bundesgericht, es sei gestützt auf das kantonale Prozessrecht (<ref-law>/ZH) grundsätzlich zulässig, die Kosten einer eingestellten Untersuchung der beschuldigten Person ganz oder teilweise aufzuerlegen, wenn diese die Untersuchung durch ein verwerfliches oder leichtfertiges Benehmen verursacht oder wenn sie die Durchführung der Untersuchung erschwert habe (E. 3.4). Die Vorinstanz habe insoweit, ohne in Willkür zu verfallen, den Schluss ziehen können, der Beschwerdeführer habe das sexuelle Selbstbestimmungsrecht und damit die Persönlichkeitsrechte der Prostituierten verletzt und die Strafuntersuchung durch verwerfliches Verhalten adäquat kausal verursacht (E. 3.7). Ferner habe die Vorinstanz dargelegt, weshalb sie die Verfahrenskosten nicht zu gleichen Teilen auf die drei eingestellten Untersuchungen aufgeteilt habe. Ihre Begründung, wonach die Barauslagen beinahe ausschliesslich aus Kosten der in der Untersuchung wegen Förderung der Prostitution angeordneten und durchgeführten Telefonkontrollen bestünden, sei nicht willkürlich (E. 3.9). Hingegen - so hielt das Bundesgericht weiter fest - sei es nicht haltbar, den Beschwerdeführer mit seinem Begehren um Überprüfung der Höhe der ihm auferlegten Verfahrenskosten auf den Weg der Aufsichtsbeschwerde zu verweisen (E. 3.12).
Gegenstand des vorinstanzlichen Verfahrens war mithin einzig die Überprüfung der Höhe der generierten Untersuchungskosten - insbesondere der Barauslagen von Fr. 214'885.10 - auf ihre Angemessenheit hin. Aufgrund der Bindungswirkung des bundesgerichtlichen Rückweisungsentscheids kann auf die Beschwerde insoweit nicht eingetreten werden, als der Beschwerdeführer mit den gleichen Argumenten wie im ersten Verfahren vor Bundesgericht vorbringt, sein rechtliches Gehör sei verletzt worden (Beschwerde S. 6). Gleiches gilt für seine erneut erhobene Rüge, die Kosten des Untersuchungsverfahrens seien willkürlich nicht auf die drei gegen ihn geführten Verfahren aufgeteilt worden (Beschwerde S. 11 f.).
1.2 Ebenfalls nicht eingetreten werden kann auf die Beschwerde, soweit der Beschwerdeführer eine Verletzung von Art. 10 Abs. 1 und 2 des Bundesgesetzes betreffend die Überwachung des Post- und Fernmeldeverkehrs (BÜPF) geltend macht, da ihm Grund, Art und Dauer der Überwachung nicht vor der Einstellung des Verfahrens mitgeteilt worden seien (Beschwerde S. 7). Er erhebt diese Rüge erstmals. Zwar werden neue rechtliche Vorbringen vom Novenverbot von <ref-law> nicht erfasst. Rechtliche Noven sind jedoch nur zulässig, wenn sie nicht in Verletzung des Gebotes von Treu und Glauben erhoben werden (vgl. <ref-ruling> E. 2.1.1, 128 I 354 E. 6c). Dem Beschwerdeführer wäre es jedoch ohne Weiteres möglich und nach Treu und Glauben auch zumutbar gewesen, seine Behauptung der mangelnden Mitteilung der Überwachung bereits in einem früheren Verfahrensstadium vorzubringen.
2. 2.1 In Bezug auf die Höhe der ihm auferlegten Untersuchungskosten rügt der Beschwerdeführer einerseits einen Verstoss gegen die Verordnung über die Gebühren und Entschädigungen bei der Überwachung des Post- und Fernmeldeverkehrs vom 12. Dezember 1997 und andererseits eine willkürliche Anwendung der kantonalen Verordnung über die Gebühren- und Entschädigungsansätze der Strafverfolgungsbehörden (Beschwerde S. 6 - 11).
2. 2.1 In Bezug auf die Höhe der ihm auferlegten Untersuchungskosten rügt der Beschwerdeführer einerseits einen Verstoss gegen die Verordnung über die Gebühren und Entschädigungen bei der Überwachung des Post- und Fernmeldeverkehrs vom 12. Dezember 1997 und andererseits eine willkürliche Anwendung der kantonalen Verordnung über die Gebühren- und Entschädigungsansätze der Strafverfolgungsbehörden (Beschwerde S. 6 - 11).
2.2 2.2.1 Die von der Vorinstanz gezogene Schlussfolgerung, die Höhe der Barauslagen sei angemessen (angefochtenes Urteil S. 23), hält der bundesgerichtlichen Überprüfung stand. Die mit Verfügungen der Untersuchungsbehörde angeordneten Überwachungen mehrerer Fernmeldeanschlüsse sind durch den Präsidenten der Anklagekammer des Obergerichts des Kantons Zürich genehmigt worden. Die überwachten Anschlüsse lassen sich dem Beschwerdeführer und dem gegen ihn geführten Strafverfahren wegen Förderung der Prostitution zuordnen. Die (insbesondere) vom Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation (UVEK) in Rechnung gestellten Gebühren sind detailliert ausgewiesen und entsprechen den Art. 2 und 3 der Verordnung über die Gebühren und Entschädigungen bei der Überwachung des Post- und Fernmeldeverkehrs vom 12. Dezember 1997 (AS 1997 3027). So kann insbesondere gemäss Art. 2 lit. d der Verordnung für das Aufzeichnen des Fernmeldeverkehrs pro Tag und Anschluss eine Gebühr von Fr. 80.-- erhoben werden. Dass diese Abrechnungsbelege nicht als Originale, sondern einzig in Kopie vorliegen, ändert entgegen der Auffassung des Beschwerdeführers nichts Entscheidendes. Originale und Kopien sind hinsichtlich ihres Informationsgehalts und in Bezug auf ihre Beweismitteleigenschaft gleichwertig (<ref-ruling> E. 2b/bb, 114 IV 26 E. 2). Ferner erscheint die Zeitdauer der Überwachung von knapp sechs Monaten (23. Juni 1998-21. Januar 1999) angesichts der Komplexität des Falls (vgl. hierzu auch angefochtenes Urteil S. 21) nicht als unverhältnismässig lange, und der Beschwerdeführer begründet insoweit seine Rüge, die Überwachung sei "willkürlich in die Länge gezogen" worden (Beschwerde S. 13), nicht näher (vgl. zum Ganzen vorinstanzliche Akten act. 5/7/17/2). Die Kosten der Überwachungsmassnahmen sind zwar hoch, sie sind jedoch belegt und stehen in Einklang mit den Tarifen der genannten Verordnung, weshalb es zulässig ist, dem Beschwerdeführer diese Kosten anteilsmässig aufzuerlegen.
2.2.2 Ebenso wenig liegt eine willkürliche Anwendung der kantonalen Verordnung über die Gebühren- und Entschädigungsansätze der Strafverfolgungsbehörden (LS 323.1) vor. Wie die Vorinstanz zutreffend ausführt, hält sich die im Untersuchungsverfahren auferlegte Staatsgebühr von Fr. 5'000.-- (zuzüglich einer Kanzleipauschale von Fr. 200.--) an den von § 4 der Verordnung vorgegebenen Rahmen. Entgegen der Auffassung des Beschwerdeführers (Beschwerde S. 9 f.) ist insbesondere § 14 Abs. 2 der Verordnung, wonach der Staatsanwalt bevor er den Auftrag zu einem nicht ärztlichen Gutachten erteilt, welches voraussichtlich auf mehr als Fr. 20'000.-- zu stehen kommt, die schriftliche Genehmigung der Oberstaatsanwaltschaft einzuholen hat, auf Massnahmen zur Überwachung des Fernmeldeverkehrs nicht anwendbar. Diese unterliegen vielmehr der Genehmigung durch den Präsidenten der Anklagekammer des Obergerichts, welche vorliegt.
3. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Die Gerichtskosten sind dem Beschwerdeführer aufzuerlegen (<ref-law>).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 2'000.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, III. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, den 15. Februar 2010
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
Favre Stohner