将污泥重新应用于土地，使其中的营养元素和有机物质重新返回物质循环，既能改良土壤、改善植物生长状况，又减少了对土地的占用和对环境的污染。
污泥的土地利用，即将污泥经高温堆肥、碱性稳定化或热干化等技术处理后，应用于农田、林地、菜地、果园、草地、市政绿化、育苗基质以及严重扰动的土地复垦与重建等。对污泥进行焚烧、填埋，不仅对环境造成污染，同时也是对资源的浪费。而将污泥重新应用于土地，使其中的营养元素和有机物质重新返回物质循环，既能改良土壤、改善植物生长状况，又减少了对土地的占用和对环境的污染。
农田利用
早在20世纪六、七十年代，我国农村就有把污泥作为有机肥源施用于农田的习惯，但对污泥在土壤中的化学行为缺少系统研究。70年代末，化学肥料的大量使用抑制了农民施用污泥的兴趣，污泥的处置遂以填埋为主。近20年来，随着污泥量的日益增加及受填埋场地的限制，污泥处置成了城市发展中较棘手的问题。加之农村滥用化肥引起地力贫瘠，国家提倡发展有机农业，污泥农用及资源化利用又提到了议事日程。
污泥可经适当处理与不同比例的化肥混合，生产出适合各种作物的有机无机复混肥。田间试验表明，在水稻上施用污泥有机复合肥，可增产18%~19%，肥效略低于市售的复合肥；对施用污泥有机复合肥的稻谷进行的测试表明，其重金属含量与施用其它肥料的稻谷无明显差别。
林地利用
美国、新西兰等国家较早开展污泥用于林地的研究，取得了不错的效果。污泥在林地施用后，能提高森林植物的生物量，植物则利用污泥中的有机物及营养元素，吸附、富集、转化污泥中的重金属、污染物，从而净化污泥。
在杨树、泡桐、油松等林木上进行的污泥施用实验表明，林木的高度和直径都随污泥施用量的增加而增加；同时，未引起地下水污染，重金属均累积于土壤表层，未向下层转移。这都表明污泥的林地利用效果较好，远离人口密集区，不会威胁人类食物链，相对较为安全，随着研究的发展其应用将越来越多。
园林绿地利用
近年来污泥和垃圾堆肥应用于城镇园林绿化逐渐增多，我国市政绿化及花卉市场发展很快，污泥应用是一个很有前途的方向。2007年原建设部发布了行业标准《城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质》。污泥作为有机肥料用于园林绿地的建设，不进入食物链，对人类健康不构成威胁，并且能改善土壤条件，促进园林植物生长，提高绿化质量。污泥经植物吸收利用，降解成无害产物，实现资源的可持续利用，不仅是有效的污泥处置途径，而且由于不需要再购买高价的泥炭土，可降低园林绿化的成本。
污泥的园林利用也存在病原菌扩散和重金属污染的危险。园林绿地及居住区绿地等地域，因涉及到人类活动的参与性，对于污泥处理中驱除异味和杀灭病菌的要求更高，应努力减少对人类居住休闲环境的影响。世界各国对污泥园林利用的规范管理主要包括：对污泥质量的限制，包括重金属、病原菌、营养物的限制；污泥施用场所的限制；污泥施用量的限制；对污泥施用进行管理、监测、报告的制度。
基于经济和环境的压力以及资源化考虑，污泥园林利用在发达国家已成为一条重要的处置途径，英国、美国等污泥绿化利用比例呈增加趋势。国内上海、北京、天津、西安等进行了污泥及污泥堆肥应用于园林栽培的相关研究。然而，由于受观念影响，国内的污水处理厂往往重水轻泥，污泥处理处置技术有待进一步提高，加上缺乏立法和经济支撑体系，我国对污水污泥的相关研究跟国外相比仍有很大的差距。
矿山废弃地利用
矿山废弃地是指在采矿活动中所破坏的、未经一定处理而无法使用的土地，它包括：由剥离表土、开采的岩石碎块和低品位矿石堆积而成的废石堆废弃地；矿体采完后留下的采空区和塌陷区形成的采矿坑废弃地；开采出的矿石经选出精矿后产生的尾矿堆积形成的尾矿废弃地；采矿作业面、机械设施、矿山辅助建筑物和道路交通等先占用后废弃的土地。
我国矿藏开采具有相当的规模，有大量矿区土地未加改良。人们担心污泥农用会对食品安全造成影响，而将污泥用作矿山废弃地生态恢复的基质，既可避开食物链，又可缓解污泥带来的环境问题，对于矿山废弃地生态环境的改善还将起到推动作用。
边坡植被恢复中的应用
污泥中含有较多的微生物、有机质和营养物质，可以进行生态化利用。若将污泥应用于边坡植被恢复，既可减少生态治理的成本，又可就近处置污泥。近年来，污泥在园林绿化中的应用逐渐增多，但在边坡植被恢复中的应用不多见。把污泥作为山区公路边坡植被恢复种植基质的添加材料，实现污泥的资源化和循环利用，将有很广阔的发展空间。
在高速公路岩质路堑边坡进行的污泥和生活垃圾堆肥作为种植基质添加材料试验表明，添加了污泥或垃圾堆肥的土壤其植被的长势、发芽速度、覆盖率及成坪状况、生物量、抗旱状况、抗高温状况、抗寒状况以及越冬和越夏能力、绿期等均比不添加的好。施加的污泥量大于10％时即可达到很好的增加土壤肥力的作用，垃圾堆肥量在超过25％时可达到较好的增加土壤肥力的作用。利用城市污泥进行生物干化处理生产喷播绿化基材，应用结果表明，污泥喷播基材与边坡结合紧密，稳定性好，基材肥沃，灌木、草本种子发芽整齐，苗木生长旺盛；与传统的喷播绿化相比，能提前3~5天成坪，后期灌木根系发达，生长明显加速。
将污泥作为边坡绿化种植基质的添加物质，具有可行性和推广性。在进行边坡植被恢复时，添加约10％左右的污泥即可获得较好的效果。污泥中有机质含量高，空隙度大，具有较强的保水性，可以适当改善土壤板结现象，有利于植物根系的生长。全国各地有相当多的污水处理厂，污泥很容易就近获得，使用污泥替代草炭土进行边坡绿化不需再施加任何肥料，能使绿化成本下降 10％～20％。污泥有一定的黏结性，较适合在强风化的碎石坡面中应用。为了防止对地下水的污染，在砂质土壤边坡及水源保护地带应慎重使用。
防止新的污染危害
开展污泥资源化利用的研究，对于土地资源日益紧张、环境保护压力越来越大的城市来说具有重要的意义。一方面，将城市污泥等废弃物采用传统方法处置将浪费大量的土地，消耗较多的能源，并可能对环境造成污染；另一方面，污泥的资源化利用，既解决了污泥的出路问题，在有机质和营养元素得到充分利用的同时，又降低了污泥应用相关行业的成本，对于物质的循环利用和生态环境的保护具有重要的作用。
但是污泥当中含有较多的重金属和污染物质，使用不当将会对环境造成危害。污泥中的寄生虫（卵）、致病菌可能会导致流行性传染病。污泥中有机物易腐败，腐败后产生的气体会污染大气环境，渗滤液会污染水环境。在国外，污泥田间施用之前常用石灰等来钝化污泥中的重金属并杀死污泥中的病原菌。火力发电厂的固体废弃物粉煤灰，ph高达12左右，可以像石灰一样起到钝化污泥中的重金属、并杀死污泥中的病原菌的作用。
污泥农田利用时，农民通常将污泥像化肥一样做定期施用，经过长期的积累导致土壤中重金属和有毒物质含量超标，农作物吸收利用土壤中过量的污染物，导致植株体内重金属含量过高，并随食物链富集，造成耕地不可逆退化或导致食物链高级消费者中毒及死亡。因此，对于污泥的农用应持谨慎态度，对其研究也要进一步深入，明确污泥农用较适宜的方法和用量，降低其对人体造成危害的可能性。
而将污泥应用于矿山废弃地、边坡植被恢复时，多在工程初期做一次性施用，并且添加时的量有所控制，以10％～25％为宜，在后期基本不会再添加污泥，不易导致污染物超标。对于与食物链无关的这些领域，污泥的应用将具有更广阔的前景，在以后的研究中要加强这方面的研究力度。目前，植被恢复中存在的主要问题是喷播技术等成本较高，基质与岩面的吸附不牢固，易脱落，喷播基质的营养物质含量较低，易随雨水流失，恢复效果不好。利用污泥易获取、黏结性高、有机物质含量丰富等特点，可较好地解决这些问题。但是由于采矿废弃地的矿藏类型不同，当地的土壤、气候等环境条件各异，污泥中各项物质的含量也有所区别，如何使污泥在矿业废弃地和边坡的植被恢复中得到更广泛的应用，是值得各地的研究者进一步试验的。