污泥焚烧相对于热干化需要建设专门处置污泥的焚烧炉和配套的污泥脱水设施，热能不足部分直接在焚烧炉中添加燃煤或其它燃料补充。
焚烧将污泥矿物化并释放出一定的能量，使污泥达到最大程度的减容。焚烧过程中，所有的病菌病原体被彻底杀灭，有毒有害的有机残余物被热氧化分解。污泥既可以单独焚烧，也可以和其它废液、废气和固体废弃物混烧。
污泥焚烧是否需要外加燃料，取决于污泥本身的热值（有机物含量）和污泥的含水率。机械脱水污泥焚烧前往往要进行干化处理，以便使污泥能够燃烧，从而减少辅助燃料的消耗量，降低运行成本；并需要对尾气进行处理，以便达到规定的排放标准；应考虑对废热进行回收利用等。
污泥焚烧的优点是处理时间短、占地面积小、残渣量少、达到了完全灭菌的目的，减量化效果最为明显。该法的缺点：工艺复杂，一次性投资大；设备数量多，操作管理复杂；由于污泥的热值偏低，仅为标准煤的30％~60%，单独焚烧具有一定难度，故应与热值较高的垃圾或燃料煤同时焚烧，能耗高，运行管理费亦高；焚烧过程存在“二噁英”污染的潜在危险，二噁英是迄今为止人类已知的毒性最强的污染物，国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物。干化污泥、未干化污泥与燃煤混合焚烧，物料性质存在较大差异，燃点不同，易造成未充分燃烧的有机质颗粒在烟道的熔融或半熔融黏结。干化用导热油的换热面设置在高温炉膛内，导热油裂解严重，而更换成本较高。由于混烧燃煤助燃，又要防止床温过高造成死床（已发生多起），必须增加助燃空气，烟气量增加，运行费用增加。
（1）污泥焚烧过程中随排烟排放的环境污染物
粉尘与重金属：粉尘中含有重金属及其氧化物。重金属的排放与金属的物理和化学性质、燃烧条件和尾气净化有关。重金属的环境释放即可随灰渣（飞灰）排放也可由于挥发形成气态金属单质或其化合物随烟气排放，不过挥发性金属会优先吸附于飞灰。
酸性气体：主要有卤化氢、硫氧化物和氮氧化物。污泥中的有机氯化物在焚烧过程中大部分都转化成氯化氢（HCL）。
不完全燃烧产物：主要指一氧化碳（CO）、炭黑和多环芳烃。只要控制足够高的燃烧温度和足够多的空气过剩（一般过剩100%～200%即可），就可使碳燃烧充分，一氧化碳（CO）就会降到最低水平。当一氧化碳（CO）排放量小于50mg/m3时，就可认为是完全燃烧了，污泥中的有机污染物就能够得到较为完全的降解。
二噁英类：主要来源于焚烧和化工生产，污泥焚烧所排放的二噁英的主要由于焚烧炉燃烧不完全，在焚烧炉内合成而被排出或在焚烧系统热交换区和尾气净化系统内产生。
（2）焚烧后所产生的污染物
焚烧处理污泥（垃圾）等固体废弃物除由烟气排放上述污染物外，还会产生多种固体废物（炉渣、管道灰、尾气净化设备产生（排放）的固体废物，除尘设备收集的飞灰和污水（尾气冷凝水、净化废水等）。
