近来提出了酸性消化和碱性消化分离的两级消化系统。这种新工艺由两个反应器组成，其一为控制和促进酸性形成物的产生和扩散；其二为接收前级的排出物，并为碱性消化提供最佳环境条件。这种系统可大大提高消化速度，缩短消化时间，减少消化池体积，大有发展前途。
二、污泥浓缩
使污泥初步脱水的处理方法。目的是降低污泥的含水率，缩小污泥体积，为后续处理创造条件。
污泥含水率高（99％左右），悬浮颗粒粒度很小（98％的颗粒小于1毫米），固体颗粒外面还包一层厚的水合膜，影响污泥中颗粒的凝聚。为使污泥降低含水率，要采用浓缩、脱水（干化）、干燥等处理方法。其中以浓缩处理的费用最低，能源消耗最少，因此提高污泥浓缩效率，可以节省后续处理费用。污泥浓缩的方法主要有以下两种：（1）沉降浓缩法：污泥在竖流式或辐流式浓缩池中靠沉降作用与水分离。浓缩池多为圆形。稀污泥从中间进水口输入池中，逐渐沉降或聚集。池底设有刮泥板，刮集污泥经排泥口由泵输送到消化池或干化场。沉降浓缩法可将难以浓缩的污泥中的固体物含量从0.5％～2.5％浓缩到1.5％～4.0％，体积约缩小2～5倍。从二次沉淀池排出的污泥浓缩所需时间一般为10～12小时。
（2）上浮浓缩法：主要有四种方法：溶气上浮、真空上浮、分散上浮和生物上浮。应用较多的是溶气上浮浓缩。溶气上浮是把压缩空气引入污泥中，使一部分空气在压强下溶于水，当污泥进入浓缩池后，压强消失，溶入水中的空气就成为微小气泡上升，携带污泥中悬浮颗粒浮上水面，由刮泥传送器除去。
一般认为上浮浓缩法效果较好。经过处理的浮泥中的固体物含量可达7％，而处理时间为沉降浓缩法所需时间的1/3左右。
此外，还可用离心机、振动筛对污泥进行浓缩。振动筛是借震动力破坏污泥的固体颗粒外围的水合膜，释放结合水。此法可以缩短浓缩时间，目前还在研究阶段。
三、污泥脱水
污泥脱水是污泥处理的一种方法。污泥浓缩后，用物理方法进一步降低污泥的含水率，便于污泥的运送、堆积、利用或作进一步处理。脱水（干化）有自然蒸发法和机械脱水法两种。习惯上称机械脱水法为污泥脱水，称自然蒸发法为污泥干化。方法虽异，但都是进一步降低污泥含水率的措施。
污泥脱水一般存在四种方式：
（1）自然蒸发法：将浓缩后的污泥在晒泥场（又称污泥干化场）上铺成薄层，污泥所含水分一部分自然蒸发，一部分渗入土壤。渗漏水经铺在地下的排水管集中排走。这种方法可使污泥的含水率由原来的96％～98.5％降低到65％～80％。这时污泥已状似湿土，没有流动性，可作肥料。此法在干燥少雨地区可以采用。
晒泥场多为平整的土地，用堤围起，分成若干小块。每小块场地宽度不大于10米。围堤上有输泥槽，坡度为1％～3％。输泥槽上间隔一定距离开一放泥口。放泥口须加铺砌，以免因长期冲刷而蚀损，也可使污泥在场地上分布均匀。如晒泥场土壤滤水性能较好，地下水位较低，可直接在土壤上干化污泥，否则须加铺滤水层。滤水层的上层铺砂或炉渣30～50厘米，下层铺设砾石、垫层20～30厘米，滤水层下铺设管径为15～20厘米的排水管。两排管之间的距离为1.5～6米，视垫层中砾石的孔隙度而定。管节间不做接口，便于渗水直接进入管内，再集中返回到生物处理构筑物内进行处理。排水管下面还须用粘土压实成为不透水层，以防止污染地下水。污泥由输泥管运入干化场，每次放泥厚度以20厘米为宜。两次排泥间隔时间，称为污泥干化周期，干旱地区，干化周期短，多雨地区周期长。夏季温度高，蒸发量大，周期短，一般需要10天以上。
自然蒸发法方法简单，易于管理，但占地多，受气候影响大，卫生条件差，对某些不易脱水的污泥效果不好。
（2）机械脱水法：在机械脱水以前，一般采用污泥调节措施，以改善污泥的脱水特性，提高效率。主要的调节方法是投加絮凝剂。将絮凝剂配成溶液加入污泥中，可使沉淀量增加。也可投加高分子絮凝剂，如聚丙烯酰胺等。向污泥中投加硅藻土，也可提高脱水效率。冻结－融化法是一种污泥调节措施，能破坏污泥的亲水胶体结构，并大幅度提高脱水率。机械脱水法常用的方法有：（3）真空过滤法：机械型式较多，一般是用横断面为圆形的滚筒，外张滤布，部分浸入污泥槽中。滚筒内抽为真空，部分水分透过滤布排出，污泥被截留在滤布上，在滚筒转动过程中脱落下来收集处理。脱水后污泥含水率可降低到80％左右。
（4）加压过滤法：有带式压滤、鼓式压滤和板框压滤等。污泥用滤布挤压脱水，采用压强30～50牛／厘米2。脱水后污泥含水率可降低到65％～70％左右。
（5）离心分离法：离心机转速为2000～4000转／分，污泥中固体物在离心作用下向离心机转筒周壁上密集，并经固定在中轴上的螺旋叶片推出筒外收集。离心分离法的优点是容易操作，比上述两种过滤法节省运行费用；但分离液中仍有50％～60％的悬浮物，给后续处理留下一定困难。
机械脱水法占地面积较小，不受气候条件影响，脱水效果比较稳定，但需要设备和动力，管理比较复杂。
污泥经脱水后，含水率为65％～85％，体积仍较大，还会继续腐化。为了进一步降低含水率，可采用加热干燥法，称为污泥干燥，加热温度约为300℃～400℃，使含水率降到10％～15％，体积缩小，可以包装运送。加热可杀灭病原菌和寄生虫卵，而仍能保存污泥的肥分。这种方法投资和管理费用高，能源消耗大，中国尚未采用。
四、污泥焚烧
污泥后处理的一种热还原处理方法。这种方法可将污泥中水分和有机杂质完全去除，并杀灭病原体。污泥焚烧方法有完全燃烧法和不完全燃烧法两种。
（1）完全燃烧法：能将污泥中的水分和有机杂质全部去除，杀灭一切病原体，并能最大限度地降低污泥体积。
焚烧污泥的装置有多种型式，如竖式多级焚烧炉、转筒式焚烧炉、流化焚烧炉、喷雾焚烧炉。目前使用较多的是竖式多级焚烧炉。炉内沿垂直方向分4～12级，每级都装水平圆板作为多层炉床，炉床上方有能转动的搅拌叶片，每分钟转动0.5～4周。污泥从炉上方投入，在上层床面上，经搅拌叶片搅动依次落到下一级床面上。通常上层炉温约300℃～550℃，污泥得到进一步的脱水干燥；然后到炉的中间部分，在炉内750℃～1000℃温度下焚烧；在炉的底层炉温约220℃～330℃，用空气冷却。燃烧产生的气体进入气体净化器净化，以防止污染大气。这种焚烧炉多安装在大城市的污水处理厂。
近年来发展了高温分解法。污泥在缺氧条件下，加热到370℃～870℃，有机物质遇热分解为气态物质、油状液态物质和残渣。气态物质有甲烷、一氧化碳、二氧化碳和氢等，液态物质有乙酸化合物和甲醇类等，固态残渣最后成为含碳2％～15％的灰分。分解时间约25分钟。
（2）不完全燃烧法：利用水中有机杂质在高压、高温下可被氧化的性质，在装置内的适宜条件下，去除污泥中有机物，通常又称湿式氧化、湿法燃烧。这种方法除适用于处理含大量有机物的污泥外，也适用于处理高浓度的有机废水。
未经干化的污泥含有大量水分，在常压下温度只能升到100℃，加压则可获得氧化所需要的温度，加压又能降低有机物的氧化温度。例如在压强1000牛／厘米2左右，温度250℃～300℃湿烧一小时的条件下，处理城市污水所产生的污泥，化学需氧量（COD）去除率为70％～80％，不溶性挥发固体去除率为80％～90％。
这种方法的优点是可以不经污泥脱水等过程就能有效地处理湿污泥或高浓度有机废水，耗热量小；处理后污泥残渣的脱水性能好，一般可不加混凝剂即可进行真空过滤，而滤渣含水率仅为50％左右；又因处理是在密闭的容器中进行的，基本上不产生臭味、粉尘和煤烟；处理后的残余物中的病原体已经杀灭；分离水易于生物处理。
焚烧后余灰可作为资源重复利用。如果仍含有重金属离子等有毒物质，还须做最终处理，深埋或投弃海洋。焚烧法所需设备庞大，基建投资大，管理要求高。
放射性固体废物
含有放射性物质的固体废物，常常通过外照射，或其他途径进入人体产生内照射的方式危害人体健康。随着核能源的日益发展，放射性固体废物量迅速增加，因此，控制和防止环境中放射性固体废物污染，是保护环境的一种重要方面。
放射性固体废物的来源比较单一，一般只存在于特殊场所：①从含铀矿石提取铀的过程中产生的废矿渣。②铀精制厂、核燃料元件加工厂、反应堆、核燃料后处理厂以及使用放射性同位素研究、医疗等单位排出的沾有人工或天然放射性物质的各种器物。③放射性废液经浓缩、固化处理形成的固体废弃物。
铀矿开采为核燃料生产的第一个环节。铀矿石种类繁多，凡含氧化铀的平均品位为0.22％者属于富矿，有工业开采价值的品位一般在0.05％以上。铀常与其他金属如钍、钒、钼、铜、镍、铅、钴、锡等共生，甚至在磷酸盐岩、硫化矿物和煤中也有铀。因此含铀矿渣内不仅有放射性核素，而且可能有其他伴生的重金属元素。
铀矿石中所含的天然铀，99.28％是238铀，这些核素分别放出α、β或γ射线。其中226镭为重要的污染物，在水冶过程中，约有98％以上留在尾矿渣内，危害最大。222氡为气体，在通风不良的作业区，也容易造成危害。镭的三种子体218钋、214铅、214铋和214钋均为固体，半衰期都较短，如在大气中生成，会迅速附着在灰尘颗粒或其他固体物质的表面，从而延长飘浮的时间，进入人体后可能沉积于呼吸道和肺部。
铀矿渣含有天然放射性元素。关于它的比放射性标准，国际上尚未作统一规定。中华人民共和国《放射防护规定》第三十一条规定：“比放射性大于1×10-7居里／千克（“居里”未放射性单位，1居里表示在1秒钟内发生3.7×1010次核衰变）者，应按放射性废物处理。”
迄今采用的处理含铀尾矿渣的方法是堆放弃置，或者回填矿井。有些国家正在研究根本解决的方法。例如在水冶加工方面，提出地下浸出和就地堆浸技术，只把浸出液送往水冶厂提取金属铀。此外，还研究尾矿渣的固结和造粒技术；利用各种化学药品和植被使尾矿坝层稳定。
对于沾有人工或天然放射性核素的各种器物，就其比放射性的强弱分为高水平和中、低水平两类；就其性质则区别为可燃性和非燃烧性两种。这类固体废物的主要的处理和处置方法是：（1）去污：受放射性沾污的设备、器皿、仪器等，如果使用适当的洗涤剂、络合剂或其他溶液在一定部位擦拭或浸渍去污，大部分放射性物质可被清洗下来。这种处理，虽然又产生了需要处理的放射性废液等，但若操作得当，体积可能缩小，经过去污的器物还能继续使用。另外，采用电解和喷镀方法也可消除某些被沾污表面的放射性。
（2）压缩：将可压缩的放射性固体废物装进金属或非金属容器并用压缩机紧压。体积可显著缩小，废纸、破硬纸壳等可缩小到1/3至1/7。玻璃器皿先行破碎，金属物件则先行切割，然后装进容器压缩，也可以缩小体积，便于运输和贮存。
（3）焚烧：可燃性固体废物如纸、布、塑料、木制品等，经过焚烧，体积一般能缩小到1/10至1/15，最高可达1/40。焚烧要在焚烧炉内进行。焚烧炉要防腐蚀，并要有完善的废气处理系统，以收集逸出的带有放射性的微粒、挥发性气溶胶和可溶性物质。焚烧后，放射性物质绝大部分聚集在灰烬中，残余灰分和余烬要妥加管理以防被风吹散。已收集的灰烬一般装入密封的金属容器，或掺入水泥、沥青和玻璃等介质中。焚烧法由于控制放射性污染面的要求很高，费用很大，实际应用受到一定限制。
（4）埋藏：选择埋藏地点的原则是：对环境的影响在容许范围以内；能经常监督；该地区不得进行生产活动；埋藏在地沟或槽穴内能用土壤或混凝土覆盖等。场地的地质条件须符合：①埋藏处没有地表水；②埋藏地的地下水不通往地表水；③预先测得放射性在土壤内的滞留时间为数百年，其水文系统简单并有可靠的预定滞留期；④埋藏地应高于最高地下水位数米。
有些国家认为天然盐层比较适宜作为这种废物的贮存库。理由是盐层的吸湿性良好，对容器的腐蚀性较小，易于开挖，时间久了，有可能形成密封的整体，对长期贮存更为安全。原德意志联邦共和国正在一座废弃的阿瑟盐矿进行试验，美国国立橡树岭实验室（ORNL）提出了理想的盐穴贮藏库的模型。
（5）海洋处置：近海国家采用桶装废物掷进深水区和大陆架以外海域的海洋处置法。要求盛装容器具有足够的下沉重量，能经受住海底的碰撞，能抵御深水区的高压作用，并能防止腐蚀和减少放射性的浸出量。经过实践认为，处置区必须远离海岸、潮汐活动区和水产养殖场。此法对公海会造成潜在危害，国际上颇有争议。
放射性废液浓缩产物经过固化处理而转化成的放射性固体废物，一些国家倾向于采取埋藏的办法处置，认为这样能保证安全。依照所含放射性强度的自发热情况，低水平废物可直接埋在地沟内。中等水平的则埋藏在地下垂直的混凝土管或钢管内。高水平固体废物每立方米的自发热量可达430千卡／小时以上，必须用多重屏障体系：第一层屏障是把废物转变成为一种惰性的、不溶的固化体，第二层屏障是将固化体放在稳定的、不渗透的容器中；第三层屏障是选择在有利的地质条件下埋藏。
（6）最终处置：放射性固体废物管理的根本问题是最终处置。目前在探讨中的高水平放射性废物的最终处置方法有：将重要的放射性核素如137铯、90锶、85氪和129碘等置于反应堆中照射，使之转变成尽快衰变的短寿命核素或转变成稳定性核素；利用远程火箭将放射性物质运载到地球引力以外的太空中去；或是置于南极冰上，利用其释放的热能溶化冰块形成一井穴而将废物封锢等。这些设想，涉及国际条约，并且有技术和经济上的困难，近期内难于实现。
放射性固体废物的回收利用，对于铀矿石和废矿渣，主要是提高铀、镭等资源的回收率和回收提炼过程中所使用的化学药品等。至于大量裂变产物和一些超铀元素的回收必须先把它们从废液或灰烬的浸出液中分离，然后根据核素的性质和丰度分别或统一纯化，作为能源、辐照源或其他热源、光源等使用，也可考虑把高水平的放射性固体废物制成固体辐射源，用于工业、农业及卫生方面。