在重复利用之前，对污泥进行稳定化、无害化处理，如好氧与厌氧消化、堆肥化等，其中堆肥化处理是较多采用的一种方法。我国的污泥堆肥主要有两种方式，一是污泥消化或污泥和垃圾等其他物质混合堆肥后农用；二是污泥经过堆肥发酵制成复合肥还田。污泥在直接中温厌氧消化后进行农用的方法，其缺点在于病菌较多，杀灭的不够，可能会造成二次污染，因此没有得到推广及有效地利用，混合堆肥的方案是从无害化的角度来对其进行更好的处理，既能杀死其中的细菌，又能够提升肥料的效率，这样就可以实现在城市和农村都能够安全可靠的堆肥。污泥堆肥复合肥则是一种充分利用污泥中的营养元素，实现营养平衡，后进行还田农用，较纯化肥与有机化肥具有一定的性。
卫生填埋
将污水过程中形成的污泥运输到区域，将其全面铺开、压实，终形成略薄土层。待到达一定程度的污泥厚度时，在其上层覆盖惰性土壤，如次进行重复操作，终在封闭的填埋区域利用具备一定黏性的土壤形成土壤覆盖层。在填埋区可以种植绿色植物或者草坪，进行绿化，通过植物和草坪对基层污泥中的有害物质进行吸收和转化。但是，填埋法处理污泥不是解决污泥污染问题的佳途径，因为填埋过程污泥会渗出含有有害物质的液体或者气体，会对地下水体及填埋区土壤、大气造成污染。
高温焚烧处理污泥是为、有效的处置方法。其焚烧技术主要可以分为两大类：一是先将污泥进行脱水，随后送焚烧炉进行焚烧，二是将污泥进行脱水后干化，然后进行焚烧。采用焚烧的方式处理污泥，具有烧后产物无菌、无臭等特性，在实际处理过程能够有效实现污泥处置的无菌化和污泥产量的减量化。但是，在采用焚烧法处理污泥时，需要对污泥做脱水和干化处理，在采用机械处理时运行成本较高，在采用自然干化处理时占用场地较大，并且在自然干化过程会产生大量的有害气体，污染大气环境。同时，污泥焚烧过程会产生大量的二氧化硫等有害气体和飞灰，控制不当会对环境造成二次污染。
精细化利用是以无害化处置为前提，利用污泥所含有价元素和物质生产附加值相对较高的化工产品、功能材料等。如河南省睿博环境工程技术有限公司利用高钙含磷污泥生产磷酸氢镁和高纯、高白建材石膏等，利用含磷富镁污泥生产磷酸氢镁等，利用生活污泥、造纸污泥、市政污泥、屠宰污泥等生产活性炭等。具有处理过程无三废排放，环保无害，产品附加值较高等特点，，实现了对污泥的高附加值资源化利用，创造了十分可观的经济效益和生态效益。
污泥固化
污泥固化是通过物理和化学方法如采用固化剂固定废物，使之不再扩散到环境中去的一种处置方法。所使用的固化剂有水泥、石灰、热塑性物质、有机聚合物等。这种方法主要适用于有毒无机物（如重金属）的污泥。
污泥填埋
在建有废物填埋场的城市，可将脱水的泥饼及污泥焚烧处理后的灰渣送去填埋处置。这种废物填埋场底部铺有衬层，可防止浸出液渗漏人土壤污染地下水。浸出液经管道收集后，送废水处理装置进行处理。
污泥中有用物质的回收
利用化学沉淀法去除废水中重金属而产生的污泥，可通过酸化处理回收金属盐。
