非氧化性杀菌灭藻剂不是以氧化作用杀死微生物，而是以致毒作用于微生物的特殊部位，因而，它不受水中还原物质的影响。非氧化性杀菌灭藻剂通常是氯酚类、季铵盐类的非氧化性化合物。非氧化性杀菌灭藻剂的杀生作用有一定的持久性，对沉积物或黏泥有渗透、剥离作用，受硫化氢、氨等还原物质的影响较小，受水中PH值影响较小。但处理费用相对氧化性杀菌灭藻剂较高，容易引起环境污染，水中的微生物易产生抗药剂型。
氯酚及其衍生物是一类非氧化性杀菌灭藻剂，由于苯酚分子结构中引入了氯原子，其杀菌灭藻能力被提高。这类化合物都不易降解，对水生生物和哺乳动物都有毒害作用，因此污染问题必须引起足够的重视。
氯酚类药剂不宜与阳离子药剂（如季铵盐等）共用，但与某些阴离子表面活性剂复合使用时，能够显著降低它的用量，并提高杀生效果。
有机胺类杀菌剂广泛地用来控制冷却水中的微生物，具有杀菌作用强，能杀死大多数微生物，还有相当良好的渗透能力和分散能力，与大多数水质稳定剂和处理剂中的化学药剂相容，能在较宽的PH值范围内使用，以及对鱼类等的毒性小，易降解，较少的环境污染等优点。其中季铵盐应用范围广并具有典型性。
季铵盐的突出特点是它能穿透黏泥和污垢，因此特别适用于产生黏泥和在污泥下滋生厌气菌的灭杀，5-20mg/L的氯化烷基二甲基苯甲基铵（DBA）就能有效地控制硫酸盐还原菌的危害。季铵盐具有分散能力，在使用过程中发泡，能将杀菌时剥离下来的黏泥分散带出，在旁滤池中过滤除去或随排污水而带出。
