目前，污泥處理的主要方式有填埋、堆肥、焚燒和協調焚燒。而國內外研究表明，污泥脫水后炭化制成污泥炭更能符合穩定化、減量化、無害化、資源化的污泥處置發展方向。
借鑒國際經驗，未來污泥處理處置的技術發展主要有以下四條路徑：
一、沼氣能源回收和土地利用為主的厭氧消化技術路線
厭氧消化具有以下優點：
1、提高后續處理的效率并減少后續處理能耗。
通常認為厭氧反應可以實現污泥減量化、穩定化。通過厭氧反應，污泥中有機物去除40%-60%，有害病菌減少。此外，厭氧消化提高污泥脫水穩定性，讓焚燒等后續處理減少35%以上的能耗。
2、厭氧消化成本較低。
根據韋伯咨詢統計，單純厭氧消化投資成本約為20-40 萬元/(噸/日），由于不用鼓風曝氣等，節約了成本，單純厭氧消化運行費用約為60-120 元/噸(含水率80%，不包括濃縮和脫水)，而好氧發酵運行費用為120-160 元/噸。
歐美50%以上的污泥采用厭氧消化處理，產生的沼氣轉化為電能可滿足污水廠所需電力的33%～100%。但污泥厭氧消化在我國應用的并不順暢。我國建設的約50 座污泥厭氧消化設施中，可以穩定運營的只有20 余座。主要原因是由我國污泥泥質差、處理廠運行管理水平低。我國污泥含砂量較高、有機物含量較低、污泥可生化性差，消化設備運行的穩定性和產沼氣率等指標普遍未達到國外標準。此外，我國缺乏沼氣利用的激勵機制，設備的投資費用高，系統運行較為復雜不易掌握。
不過采用堿解處理、熱處理、超聲波處理、微波處理等方法對污泥進行預處理，可以提高污泥水解速率，改善污泥厭氧消化性能。并通過項目經驗的積累，企業也逐步掌握了較為全面的操作技能。污泥厭氧消化技術會是未來的一個主流方向。
二、土地利用為主的好氧發酵技術路線
好氧堆肥是在有氧情況下，通過微生物的發酵作用，將污泥轉變為肥料的過程。其中有機物料代謝為二氧化碳、水和熱。
好氧堆肥的優點包括：
1、發酵效率高，穩定化時間相對短；2、臭味少，實現滅菌；3、含水率可降到40%；4、污泥成品主要用于修復鹽堿地、城市綠化、垃圾場覆蓋以及建筑等方面用土；5、并衍生出蚯蚓生物堆肥等來強化堆肥效果，比如興蓉環境和綠山的合作。
堆肥的難點主要包括：
1、能量凈支出，通風能耗費用占比80%；2、需對好氧堆肥運行的不同階段的合理通風量加強研究；3、缺少C/N 等控制因素的理論研究，致使存在調理添加劑使用過多的情況。
污泥經發酵后轉化為腐殖質，可限制性農用、園林綠化或改良土壤，從而實現污泥中有機質及營養元素的高效利用，設備投資少、運行管理方便。但占地面積大、發酵產品存在重金屬污染等缺點使得好氧發酵技術在我國較難發展。
目前污泥好氧發酵工程可采用高效、快速、穩定、集約化的設計、運營模式，可實現占地面積的大幅縮小；此外，研究表明我國城市生活污泥的重金屬超標比例約5%，污染風險較小，不應該成為限制污泥發酵產品土地利用的主要障礙。
因此，在《城鎮污水處理廠污泥處理處理技術指南(試行)》中，“好氧發酵+土地利用”也被列
為推薦技術路線。該技術在相對欠發達地區，應用前景較大。
三、污泥干化-焚燒技術路線
長期以來，國人對污泥干化焚燒工藝存在誤讀，普遍認為它是一種高能耗工藝和高碳排放工藝。實際上，國際上污泥焚燒能量可以達到自給，不同工藝能耗來看，焚燒工藝（～100kW/t）與堆肥工藝（>100kW/t）相當。
焚燒實現徹底處理和處置，而堆肥后續需要考慮儲存、運輸等能耗。而且，污泥中的有機質焚燒是碳中性的。此外，人們還誤認為污泥焚燒特性與垃圾相同是二噁英排放源。
干化焚燒工藝的設備投資較大，焚燒產生的煙氣污染嚴重，還需建立完善的煙氣處理系統，這也加大了污泥的處理費用。因此干化焚燒工藝一般適用于用地緊張且經濟發達的地區。
隨著對碳減排和污泥生物質資源認識的不斷加深，干化焚燒工藝在國外的應用范圍開始減少。然而現階段，在我國污泥厭氧消化和好氧發酵技術還未成熟的情況下，污泥干化焚燒在一定時期內可能會出現增長的態勢，尤其是工業窯爐協同焚燒的方式。
四、建材利用為主的污泥高干脫水處理技術路線
大家對污泥高干脫水技術的普遍認知還停留在投加大量化學藥劑，導致減容不減量；且藥劑對后續污泥焚燒、土地利用、建材利用等產物影響；是臨時性、應急污泥處理處置技術路線等。
目前采用的高干脫水工藝，投加大量藥劑未達到減量效果，且未與后續處置相結合，將阻礙污泥處理技術發展，導致劣幣驅除良幣的現象。