垃圾滲濾液的處理方法包括物理化學法和生物法。物理化學法主要有活性炭吸附、化學沈澱、密度分離、化學氧化、化學還原、離子交換、膜滲析、氣提及濕式氧化法等多種方法，在COD為2000～4000mg/L時，物化方法的COD去除率可達50%～87%。和生物處理相比，物化處理不受水質水量變動的影響，出水水質比較穩定，尤其是對BOD5/COD比值較低(0.07～0.20)難以生物處理的垃圾滲濾液，有較好的處理效果。但物化方法處理成本較高，不適於大水量垃圾滲濾液的處理，因此目前垃圾滲濾液主要是采用生物法。
生物法分為好氧生物處理、厭氧生物處理以及二者的結合。好氧處理包括活性汙泥法、曝氣氧化池、好氧穩定塘、生物轉盤和滴濾池等。厭氧處理包括上向流汙泥床、厭氧固定化生物反應器、混合反應器及厭氧穩定塘。 滲濾液可用生物法、化學絮凝、炭吸附、膜過濾、脂吸附、氣提等方法單獨或聯合處理，其中活性汙泥法因其費用低、效率高而得到最廣泛的應用。美國和德國的幾個活性汙泥法汙水處理廠的運行結果表明，通過提高汙泥濃度來降低汙泥有機負荷，活性汙泥法可以獲得令人滿意的垃圾滲濾液處理效果。例如美國賓州Fall Township汙水處理廠，其垃圾滲濾液進水的CODCr為6000～21000mg/L，BOD5為3000～13000mg/L，氨氮為200～2000mg/L。曝氣池的汙泥濃度(MLVSS)為6000～12000mg/L，是壹般汙泥濃度的3～6倍。在體積有機負荷為1.87kgBOD5/(m3·d)時，F/M為0.15～0.31kgBOD5/(kgMLSS·d)，BOD5 的去除率為97%；在體積有機負荷為0.3kgBOD5/(m3·d)時，F/M為0.03～0.05kg BOD5/(kgMLSS·d)，BOD5的去除率為92%。該廠的數據說明，只要適當提高活性汙泥法濃度，使F/M在0.03～0.31kgBOD5/(kgMLSS·d)之間(不宜再高)，采用活性汙泥法能夠有效地處理垃圾滲濾液。
許多學者也發現活性汙泥能去除滲濾液中99%的BOD5，80%以上的有機碳能被活性汙泥去除，即使進水中有機碳高達1000mg/L，汙泥生物相也能很快適應並起降解作用。在低負荷下運行的活性汙泥系統，能去除滲濾液中80%～90%的COD，出水BOD5<20mg/L。對於COD 4000～13000mg/L、BOD51600～11000mg/L、NH3－N 87～590mg/L的滲濾液，混合式好氧活性汙泥法對COD的去除率可穩定在90%以上。眾多實際運行的垃圾滲濾液處理系統表明，活性汙泥法比化學氧化法等其它方法的處理效果更佳。 低氧、好氧活性汙泥法及SBR法等改進型活性汙泥流程，因其具有能維持較高運轉負荷，耗時短等特點，比常規活性汙泥法更有效。同濟大學徐迪民等用低氧好氧活性汙泥法處理垃圾填埋場滲濾液，試驗證明：在控制運行條件下，垃圾填埋場滲濾液通過低氧好氧活性汙泥法處理，效果卓越。最終出水的平均CODCr、BOD5、SS分別從原來的6466mg/L、3502mg/L以及239.6mg/L相應降低到CODCr<300mg/L、BOD5<50mg/L(平均為13.3mg/L)以及SS<100mg/L(平均為27.8mg/L)。總去除率分別為CODCr 96.4%、BOD5 99.6%、SS 83.4%。
處理後的出水若進壹步用堿式氯化鋁進行化學混凝處理，可使出水的CODCr下降到1 00mg/L以下。
兩段法處理滲濾液的氮、磷也均較壹般生物法為佳。磷的平均去除率為90.5%；氮的平均去除率為67.5%。此外該法運行彌補厭氧好氧兩段生物處理法第壹段形成NH3－N較多，導致第二段難以進行和兩次好氧處理歷時太長的不足。 與活性汙泥法相比，曝氣穩定塘體積大，有機負荷低，盡管降解進度較慢，但由於其工程簡單，在土地不貴的地區，是最省錢的垃圾滲濾液好氧生物處理方法。美國、加拿大、英國、澳大利亞和德國的小試、中試及生產規模的研究都表明，采用曝氣穩定塘能獲得較好的垃圾滲濾液處理效果。
例如英國在Bryn Posteg Landfill投資60000英鎊建立壹座1000m3的曝氣氧化塘，設2臺表面曝氣裝置，最小水力停留時間為10d，氧化塘出水經沈澱後流經3km長的管道入城市下水道。此系統1983年開始運行，滲濾液最大CODCr為24000mg/L，最大BOD5為10000mg/L，F/M=0.05～0.3kgCOD/(kgMLSS·d)，水量變化範圍0～150m3/d，出水BOD5平均為 24mg/L，但偶然有超過50mg/L的時候，COD去除率達97%，但在運行過程中需投加P，考慮到日常運行費用，投資償還及其利息，與滲濾液直接排至市政管網相比，每年可節約750英鎊。
英國水研究中心(Water Research Center)對東南部New Park Landfill的CODCr> 15000mg/L的滲濾液也做了曝氣穩定塘的中試，當負荷為0.28～0.32kgCOD/(kgMLSS·d)或者說為0.04～0.64kgCOD/(kgMLSS·d)，泥齡為10d時，COD和BOD5去除率分別為98%和91%以上。在運行過程中也需要投加磷酸。 厭氧生物處理的有目的運用已有近百年的歷史。但直到近20年來，隨著微生物學、生物化學等學科發展和工程實踐的積累，不斷開發出新的厭氧處理工藝，克服了傳統工藝的水力停留時間長，有機負荷低等特點，使它在理論和實踐上有了很大進步，在處理高濃度(BOD5 ≥2000mg/L)有機廢水方面取得了良好效果。
厭氧生物處理有許多優點，最主要的是能耗少，操作簡單，因此投資及運行費用低廉，而且由於產生的剩余汙泥量少，所需的營養物質也少，如其BOD5/P只需為4000∶1，雖然滲濾液中P的含量通常少於1mg/L，但仍能滿足微生物對P的要求。用普通的厭氧硝化，35℃ 、負荷為1kgCOD/(m3·d)，停留時間10d，滲濾液中COD去除率可達90%。
近年來，開發的厭氧生物處理方法有：厭氧生物濾池、厭氧接觸池、上流式厭氧汙泥床反應器及分段厭氧硝化等。 厭氧濾池適於處理溶解性有機物，加拿大Halifax Highway101填埋場滲濾液平均COD為12850mg/L、BOD5/COD為0.7，pH為5.6。將此滲濾液先經石灰水調節至pH=7.8，沈澱1h後進厭氧濾池(此工序還起到去除Zn等重金屬的作用)，當負荷為4kgCOD/(m3·d)時，COD去除率可達92%以上；當負荷再增加時，其去除率急劇下降。
加拿大Toronto大學的J.G.Henry等也在室溫條件下成功地用厭氧濾池分別處理年齡為1.5 年和8年的填埋場滲濾液，它們的COD各為14000mg/L和4000mg/L，BOD5/COD各為0.7和0.5，當負荷為1.26～1.45kgCOD/(m3·d)，水力停留時間為24～96h時，COD去除率均可達90%以上。當負荷再增加，其去除率也急劇下降。由此可見，雖然厭氧濾池處理高濃度有機汙水時負荷可達5～20kgCOD/(m3·d)，但對於滲濾液其負荷必須保持較低水平才能得到理想的處理效果。 英國的水研究中心報道用上向流式厭氧汙泥床(UASB)處理COD>10000mg/L的滲濾液，當負荷為3.6～19.7kgCOD/(m3·d)，平均泥齡為1.0～4.3d，溫度為30℃時COD和BOD5的去除率各為82%和85%，它們的負荷比厭氧濾池要大得多。
在厭氧分解時，有機氮轉為氨氮，且存在NH4+NH3+H+反應。若pH>7時，平衡中的NH3占優勢，可用吹脫法去除。但厭氧分解時pH近似等於7，因此出水中可能含有較多的NH4+，將會消耗接納水體的溶解氧。 雖然實踐已經證明厭氧生物法對高濃度有機廢水處理的有效性，但單獨采用厭氧法處理滲濾液也很少見。對高濃度的垃圾滲濾液采用厭氧好氧處理工藝既經濟合理，處理效率又高。COD和BOD的去除率分別達86.8%和97.2%。
6.3.1 厭氧好氧生物氧化工藝(厭氧硝化和生物氧化塘)
西南師大生物系對pH為8.0～8.6，COD為16124mg/L，BOD5為214～406mg/L、NH3－ N為475mg/L的滲濾液采用厭氧好氧生物化學法處理，取得出水pH為7.1～7.9，COD為170.33～314.8mg/L，BOD5為91.4mg/L、NH3－N為29.1mg/L的良好效果。
6.3.2 厭氧氧化溝-兼性塘工藝
下面結合廣州市李坑垃圾填埋場作以下說明及分析。李坑垃圾填埋場汙水處理廠按流量300m3/d設計，進水BOD5為2500mg/L、CODCr為4000mg/L、NH3－N 為1000mg/L、SS為600mg/L、色度為1000倍；出水BOD5為30mg/L、CODCr為80mg/L 、NH3－N為10mg/L、SS為70mg/L、色度為40倍。選用工藝流程為：厭氧氧化溝-兼性塘-絮凝沈澱。當進水水質較好，兼性塘出水達標時，即可直接將兼性塘水向外排放；而當進水水質較差，兼性塘出水達不到排放標準時，則啟用混凝沈澱系統，再排放沈澱池上清液。
從目前該套工藝的運行情況來看，當進水的COD較高時，出水水質良好；壹旦COD 降低，特別是冬季低溫少雨，COD降低到不利於生化處理時，出水各水質成分均偏高難以達標，出水呈棕褐色，盡管啟用絮凝沈澱系統，效果仍不理想。由此可見，對於滲濾液的色度和NH3－N的有效去除，對生化處理將產生有利影響。
6.3.3厭氧-氣浮-好氧工藝
大田山垃圾衛生填埋場滲濾液處理采用的是此工藝。根據廣州市環境衛生研究所對類似垃圾填埋場滲濾液檢測資料及模擬試驗，結合本場實際情況定出滲濾液汙水處理設計參數。進水水質CODCr為8000mg/L、BOD5為5000mg/L、SS為700mg/L、pH值為7.5 ；出水水質CODCr為100mg/L、BOD5為60mg/L、SS為500mg/L、pH值為6.5～7.5。針對該場遠離市區的特點，為便於管理和節省能耗，經比較後選用厭氧和好氧聯合處理工藝。厭氧段為上向流式厭氧汙泥床反應器，好氧段為生物接觸氧化法，加化學混凝沈澱和生物氧化塘，凈化處理達標後排放。剩余汙泥經濃縮後送回填埋場處理。
考慮到滲濾液水質變幅較大的特點，在厭氧段後加入氣浮工藝，提高處理能力以應付進水水質偏高的情況。目前深圳下坪垃圾填埋場設計采用厭氧-氣浮-好氧工藝處理滲濾液。
6.3.4UASB-氧化溝-穩定塘
福州市於1995年建成全國最大的現代化的城市垃圾綜合處理場--福州市紅廟嶺垃圾衛生填埋場。處理垃圾滲濾液水量為1000m3/d；垃圾滲濾液水質(入口)為CODCr為 8000mg/L、BOD5為5500mg/L；處理水質要求(出口)為CODCr去除率95%、 BOD5去除率97%。
設計采用上向流式厭氧汙泥床奧貝爾氧化溝穩定塘工藝流程。垃圾填埋場的垃圾滲濾液集中到貯存庫，依靠庫址的較高地形，自流到集水池、格柵，經巴式計量槽計量後，靠勢能流至配水池，再依靠靜水頭壓至上向流式厭氧汙泥床。經厭氧處理後的汙水流至壹沈池進行固液分離，上清液自流到奧貝爾氧化溝，沈澱汙泥靠重力排至汙泥池，汙泥定期用罐車送到垃圾填埋場或堆肥利用。
汙水在奧貝爾氧化溝進行好氧生化處理，奧貝爾氧化溝采用三溝式A/O工藝，具有先進的汙水脫氮處理效果。該工藝突出的優點是在第壹溝中既能對氨氮進行硝化，又能以BOD為碳源對硝酸鹽進行反硝化，總氮去除率可達80%，由於利用了汙水中BOD作碳源，導致汙水中的 BOD5被去除，減少了汙水中的需氧量。為了提高氧化溝脫氮效果，把第三溝的出水用潛水泵再抽至第壹溝進行內回流，在第壹溝中進行反硝化。
經氧化溝處理的汙水流入二沈池進行固液分離，澄清水自流至穩定塘進行生物處理。二沈池的剩余汙泥靠重力排至濃縮池。濃縮池中的上清液回流至氧化溝處理，其濃縮後的汙泥用潛水泵抽至罐車輸送到垃圾填埋場填埋，或進行堆肥處理。 土地處理法亦即土壤灌溉法，是人類最早采用的汙水處理法，但是土地處理系統的應用多見於城市汙水處理。對於滲濾液的處理方法，將滲濾液收集起來，通過噴灌使之回流到填埋場。循環填埋場的滲濾液由於增加垃圾濕度，從而提高了生物活性，加速甲烷生產和廢物分解。其次由於噴灌中的蒸發作用，使滲濾液體積減小，有利於廢水處理系統的運轉，且可節約能源費用。北英格蘭的Seamer Carr垃圾填埋場，有壹部分采用滲濾液再循環，20個月後再循環區滲濾液的COD值降低較多，金屬濃度有較大幅度下降，而NH3 －N、Cl－濃度變化較小。說明金屬濃度的下降不僅是由於稀釋作用引起的，也可能是垃圾中無機成分對其吸附造成的。
由於再循環滲濾液具有諸多優點，所以設計填埋場時頂部不要全部封閉，而應設立規則性排列的溝道以免對周圍水源的汙染。低濃度滲濾液不能直接排放，因NH3－N、Cl－濃度仍較高，溫度較低季節，蒸發少，生物活性弱，再循環滲濾液的效果有待進壹步研究。 在英國垃圾滲濾液處理廠使用Rochem's專利圓盤管反滲透系統對初級滲濾液進行處理。這種處理技術是由南亨伯賽德郡溫特頓填埋場所設計和生產的Rochem's離析膜系統。
這個系統的心臟是Rochem's專利圓盤管。這個圓柱體的組成包括板片、八角型鋼和壹個圓管內的耐磨膜墊層，它能處理那些快速堵塞普通的反滲透膜系統的滲濾液。在膜的壓力下滲濾液進入Rochem's處理系統進行曝氣和pH校正。當含有汙染物的滲濾液流經圓柱體內膜表面時，滲濾液中的汙染物質由於反滲透作用而分離出來並經膜排出。整個系統清理的操作是自動化的，當需要對該系統進行化學清洗時，控制指示器就會顯示出信息來，同時自動清洗系統就會用已經程式化的化學制劑對該系統進行內部清洗，使其恢復到最初的功能。因為滲濾液在封閉情況下，在膜的表面形成湍流，減少氧化，產生惡臭，所以到壹定時間要進行內部清洗，但這種清洗的間隔時間較長，Rochem's 離析膜系統能夠去除重金屬、固體懸浮物、氨氮和有害的難降解的有機物，處理後的水滿足嚴格的排放標準。
現在德國的Ihlenbery填埋場安裝投入使用的Rochem's處理系統，其處理能力的汙水量為50m3/h，水的回收率為90%。