由于压载水置换法不能满足D-2条规定标准，为此国内外的科研人员采用机械、物理、化学等多种途径进行压载水处理技术研究。
4.1机械处理
通过自清洗过滤器或旋流分离将压载水中的生物和病原体分离，但是它对细小的微生物和病毒不能很好地分离。因此在海水经过全自动过滤器过滤以后再经过紫外线杀菌器进行杀菌，消毒的过程确保海水排放达标。
4.2 物理法
1）加热处理。从目前所进行的研究来看，温度在38 ℃～50 ℃，加热持续2～4 h，可杀灭大部分生物， 存在处理时间长、能耗过高、热应力影响船舶航行安全等难以解决的问题。
2）紫外线杀菌器照射。研究表明，紫外线消毒器处理装置对杀灭海洋细菌、微生物非常有效；但对杀灭外来有害水生物效果不一定很好。因此，在使用紫外线处理装置的同时，还应考虑如何杀灭外来有害水生物。
3）超声波法。它可以产生热量、压力波的偏向，形成半真空或半真空状态从而脱氧导致浮游生物的死亡。但可能有一些目前未知的健康方面的问题。气蚀过程还会造成水舱表面或结构的破坏。
4.3 化学法
1）氯化法。氯化法处理船舶压载水以去除浮游植物和原生动物以及细菌是可行的，但对不同的目标生物所需的氯含量不同。一般的少量氯对杀死压载水中的细菌有明显效果；而对于浮游藻类，因为耐受性强，需要较高的有效氯含量进行处理，如对于扁藻在氯化处理中有效氯含量高达40 mg/L，仍不能达到去除的目的。
2）电解法。电解法处理船舶压载水中的有害水生物和病原体是一种非常有前途的处理技术，在一定的条件下能杀灭压载水中绝大多数的有害水生物和病原体。压载水的电解处理技术会影响压载舱金属的腐蚀，而腐蚀速度随有效余氯浓度以及腐蚀时间等参数的变化而不同。
3）臭氧(O3)处理。臭氧是一种强氧化剂，氧化还原电位高达2.07V，足以致死压载水中的入侵微生物，而且不存在二次污染问题。但臭氧会加快压载舱的腐蚀，并且投加量不易调节，需要具有较高的技术水平进行管理和维护，不适应船舶的环境空间和技术力量。因此臭氧法并不适于船上压载水处理。
4）过氧化氢(H2 O2)。与其他化学品相比，其主要优点是：残余物很容易分解成水及氧，因此从环境上讲比较合理。其主要缺点是当压载水中有机物质过多时，将会因有机物质的氧化而效果降低。
5）羟基自由法。羟基具有极强的氧化能力，与氟的氧化能力相当，参与反应属于游离基反应，反应速度快，能很容易地氧化分解各种有机物和无机物，最终生成物是CO2 和H2O，无剩余污染。
4.4 排岸法
是指利用岸基压载水处理装置来接受船舶压载水。相对来说岸基设备的开发限制少，比较容易达到公约规定的D-2标准。但它增加了港口方面的负担，对于一些装卸速度快的船舶，可能会影响其船期。