污泥处理是对污泥进行减量化、稳定化和无害化处理的过程。污水处理程度越高，就会产生越多的污泥残余物需要加以处理。除非是利用土地处理或污水塘处理污水，否则一般的污水处理厂必须设有污泥处理设施。对现代化的污水处理厂而言，污泥的处理与处置已成为污水处理系统运行中复杂、且花费的一部分。
污泥也可以通过好氧消化稳定。这种消化基本上只能用于可生化污泥而不能用于初沉池污泥，伴随着二沉池和污泥浓缩池中污泥体积的减少，这个工艺需要不断的鼓气。好氧消化多应用于深度曝气系统。再者，好氧消化对环境条件不敏感，也不局限有流行变化。
经过好氧消化，污泥中挥发性有机物的比例降低，因此消化污泥固体物质的密度将比消化前升高。消化污泥易于沉降分离，沉淀池底流浓度可达3%，但其脱水性会明显变差。
污泥的营养成分有利于植物成长，而其颗粒特性可用于土地改良。这些应用局限有饲料作物和非人类消费，而运用于支持可食用植物的可能性正在研究中。污泥土地应用的主要限制因素为植物富集金属毒性和水体富营养污染。污泥的应用可通过在流态时由喷淋器喷淋、沟渠导流或直接注入土壤。去水污泥可以由传统农用机械铺设在土地之上在和培养土壤。
污泥作为一种固体废弃物，已经成为继城市垃圾污染的第二大固体废物污染源。传统的污泥的主要处置方式有填埋、焚烧、排海、农用等。但是传统的处理方法也存在一些弊端，无法对污泥进行资源化利用，不能满足现在对污泥处理的技术要求，因此对污泥处理资源化利用新技术的研发具有重要的现实意义。污泥的处理处置应从环境污染、卫生和经济效益等多方面综合考虑，具备能源回收利用的污泥处理新技术将在污泥处理处置中发挥着不可替代的作用。