由于污泥直接施用的缺点，加之运输成本高，污泥往往处理后再施用。处理技术有堆肥化、污泥消化、加碱或氯气稳定等，堆肥技术目前较为普遍。经处理后的污泥可增加效应，又可减少有害物质含量。
污泥堆肥技术即将污泥与调理剂（如锯末、秸秆、树叶、粪便、垃圾）及膨胀剂（如木屑、秸秆、花生壳、玉米芯等），在一定条件下（如pH、C/N、通气、水分、温度）进行好氧堆沤，其产物在国外多叫生物固体。
污泥经堆肥处理后，病原菌、寄生虫卵、杂草种子几乎全部被杀死，挥发性成分减少而臭味减低；重金属有效态的含量也会降低，速效养分含量有所增加，成为一种比较干净而性质比较稳定的物质。在美国，许多污水处理厂将污泥堆肥干燥及颗粒化后出售，这种颗粒肥易于同其他肥料混合，便于运输及使用。
污泥堆肥可施用于有农田、园林绿化、草坪、废弃地等外，还可用作林木育苗基质，降低了育苗成本，同时减少对腐叶土、海肥等的采挖，可达到保持生态环境的目的。