在給水和廢水（包括污水）處理中，采用各種分離方法去掉溶解的、懸浮的或膠體的固體物質，從中產生的沉渣稱為污泥。污泥中有機物含量高，容易腐化發臭；顆粒較細，密度較小，含水率高且不易脫水。污泥中還含有氮、磷、鉀等植物營養素，可以作為肥料。干燥污泥具有較高熱值，可以燃燒。由于城市污水中混有醫院排水和某些工業廢水，污泥中常常含有寄生蟲卵、細菌和重金屬等有害物質。 

  污泥處理的主要目的有三個方面:(1)是減少污泥的體積，即降低含水率，為后續處理、利用、運輸創造條件，并減少污泥處置前的容積。

                         　　(2)使污泥無害化、穩定化。污泥中常含有大量的有機物，也可能含有多種病原菌，有時還含其他有毒有害物質，必須消除這些會散發惡臭、導致病害及污染環境的因素。 

                           　　(3)通過處理改善污泥的成分和某種性質，以利于應用并達到回收能源和資源的目的。

污泥濃縮就是通過去除污泥顆粒間的自由水分，以達到減容的目的，從而減輕污泥后續處理、處置和利用設備、設施的壓力。由于剩余活性污泥的含水率很高，一般都應進行濃縮處理。污泥濃縮的基本方法有重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮等。 污泥的消化與調理：為了改善污泥脫水性能，提高機械脫水設備的處理能力，污泥濃縮或脫水前常采用消化或化學調理等方法進行預處理。污泥的消化是在人工控制下，通過微生物的代謝作用使污泥中的有機物穩定化。污泥消化可分為厭氧消化（生物還原處理）和好氧消化（生化氧化處理）兩種，一般說的污泥消化常指厭氧消化。厭氧消化是目前國際上常用的污泥生物處理方法，是大型污水處理廠經濟的污泥處理方法；好氧消化需添加曝氣設備，能耗大，多用于小型污水處理廠。污泥的調理在污泥濃縮或機械脫水前，其目的是改善污泥濃縮和脫水的性能，提高機械脫水設備的處理能力。調理的方法有化學調理、淘洗、加熱加壓調理和冷凍融化調理等。

污泥的脫水（干化和干燥）：干化和干燥是污泥深度脫水的一種形式，其所應用的污泥脫水能量（推動力）主要是熱能。干化、干燥是使熱能傳遞至污泥中的水，并使其汽化過程。主要應用自然熱源（太陽能）的干化過程稱自然干化；使用人工能源當熱源的則稱污泥干燥以示區別。由于污泥干燥能耗相當高（每千克水去除的能耗為3000~3500kJ），因此污泥干燥僅適用于脫水污泥的后續深度脫水。

 污泥的焚燒：焚燒過程是將干化后的污泥與空氣中的氧在高溫下發生燃燒反應，使其氧化分解，達到減容、去除毒性并回收能源的目的。焚燒后的產物為化學性質比較穩定的無害化灰渣。污泥焚燒設備主要有立式多段爐（多段豎爐）、回轉窯焚燒爐和流化床焚燒爐。

  污泥的綜合利用：污泥的綜合利用有農田林地利用、建筑材料應用、填埋、污泥投海和能源回收等。污泥中含有的氮、磷、鉀、微量元素等是農作物生長所需的營養成分，其含量高于常用的農家肥；有機腐殖質（初沉池污泥含33％，消化污泥含35％，活性污泥含41％，腐污泥含47％）可改善土壤結構、提高保水能力和抗侵蝕性能，經過處理的污泥是良好的土壤改良劑。污泥堆肥產品還可以與市售的無機化肥（尿素、氯化銨、碳酸氫銨、磷酸銨、過磷酸鈣、鈣鎂磷肥氯化鉀和磷酸鉀等）共同生產有機－無機復混肥。污泥可用于制磚和制纖維板。污泥制磚有干化污泥直接制磚和污泥灰渣制磚兩種方法。污泥可單獨填埋，也可與垃圾等其它固體廢棄物一起填埋。污泥投海是經過消化處理的污泥。污泥的主要成分是有機物，其中有一部分能夠被微生物分解，產物是水、甲烷（CH4）和二氧化碳；另外干污泥具有熱值，可以燃燒，所以通過制沼氣、燃燒及制成燃料等方法，可以回收污泥中的能量。污泥進行厭氧消化即可制得沼氣。污泥中含有大量的有機物和部分纖維木質素，脫水后具有一定的熱值。前正在發展一種新的熱能利用技術—低溫熱解，即在400~500℃、常壓和缺氧條件下，借助污泥中所含的硅酸鋁和重金屬（尤其是銅）的催化作用將污泥中的脂類和蛋白質轉變成碳氫化合物，產物為燃料油、氣和碳。