污泥经过常规机械脱水后，含水率一般为78%～82%，体积与重量仍然较大。污泥混合填埋要求含水率≤60%，用作垃圾填埋场覆盖土要求含水率＜45%，应用于土地改良要求含水率＜65%，制砖、园林绿化要求含水率≤40%，进行自持焚烧要求含水率＜50%。污泥浓缩和脱水工艺基本上无法使其含水率达到65%以下，一般通过干化进一步达到要求的含水率。根据干化程度，污泥干化可以分为全干化和半干化。当干化后污泥含水率＜10%时，称为全干化，含水率降至＜60%～55%时，称为半干化。根据干化方式，污泥干化分为自然干化和热干化。污水处理厂中常采用的是热干化工艺。

通过渗滤及蒸发等作用，使污泥含水率逐渐降低、体积逐渐缩小、流动性逐渐消失的过程。污泥自然干化一般采用砂滤床，又称干化床。干化床可以分为自然滤水层干化床和人工滤水层干化床。自然滤水层干化床适用于自然土质渗透性能好，地下水位低的地区，因可能对地下水及土壤造成污染，一般应用较少。人工滤水层干化床底部设有防渗隔离层、排水盲沟及滤水层。四周筑有围堤，中间分格，以便分区进泥、晒干、起运污泥。在围堤中设置上清液引出装置。污泥在静置过程中分离出来的水分，可及时撇除。人工滤水层干化床可以设置顶盖，也可不设顶盖。有的设置可移动顶盖，雨天盖上顶盖，晴天时移开，以利水分的蒸发。在干燥、蒸发量大的地区，可以采用由沥青或混凝土铺成的不透水层而无滤水层的干化场，依靠蒸发脱水。

由渗滤除掉的水分约占20%～50%，一般是在1～3天内完成，可使污泥含水率降低到85%左右。借阳光照射与空气对流蒸发数周后，可以降到75%左右。干化场的使用周期约为20～75天。干化场的总面积取决于面积污泥负荷，该数值与当地的降水量、蒸发量、气温、湿度、风力及污泥特性等因素有关。干化场适用于处理含无机颗粒多的污泥，含油脂多的污泥不宜使用。干化场具有结构简单、管理方便、基建费用低、一般不需要化学调理等优点，但占地面积大，能占到污水处理厂面积的1/4。干化场在大、中城镇推广潜力不大；在气候比较干燥、土壤渗透性能较好、用地不紧张、环境卫生条件允许、服务人口较少（如少于1万人）的中小城镇污水处理厂可以考虑采用。

污泥脱水后，在外部加热的条件下，通过传热和传质过程，使污泥中水分随着相变化分离的过程。热干化主要去除污泥中的吸附水和结合水，干化后污泥为粉末状或颗粒状。热干化处理的主要特点为：①经过热干化后污泥含水率最低可降至10%左右，大幅度减少污泥的体积与重量；②可有效地去除细菌和病原体；③不会破坏污泥中的营养物质或者减弱其对土壤的修复性能。

根据污泥与干燥介质有无接触，可将热干化分为直接干化和间接干化。

湿物料与热蒸汽直接接触，又称对流热干化。在直接热干化过程中，加热介质（热空气、蒸汽等）与污泥直接接触，加热介质低速流过污泥层，吸收污泥中的水分。处理后的干污泥需要与加热介质进行分离。排出的废气一部分通过热量回收系统回到原系统中再用，剩余的部分经无害化后排放。接干燥器中最基本的热传递方式是热量在相邻的热蒸汽和颗粒间传递。直接热干化系统是一个固—液—蒸汽—加热介质混合系统，这一过程是绝热的，在理想状态下没有热量传递。

在直接热干化工艺中，水和固体的温度均不能加热超过沸点，较高的蒸汽压可使得物料中的水分蒸发为气体。当干化物料表面上水分的蒸汽压远远大于空气中的蒸汽分压时，干化过程容易进行。随着时间的延长，空气中的蒸汽分压逐渐增大，当二者相等时，物料与干化介质之间的水分交换过程达到平衡，干化过程就会停止。

直接热干化工艺涉及一系列物理、化学过程，如热传递过程、物质传递过程、混合、燃烧、传导、分离、蒸发等。其优点是热量利用效率高。缺点是：①由于与污泥直接接触，热介质将受到污染，排出的废水和蒸汽需要经过无害化处理后才能排放；同时热介质与干污泥需要加以分离，给操作和管理带来一定麻烦；②所需要的热传导介质体积庞大，能量消耗大；③气量控制和臭味控制较为困难，虽然采用空气循环系统可部分消除这一不利影响，但所需费用高。

典型的直接热干化设备主要有直接加热转鼓干化设备、带式干化设备等。其中转鼓干化设备应用最为广泛，其费用较低，单位效率较高。

热介质并不直接与污泥接触，而是通过热交换器，将热量传递给湿污泥，使污泥中的水分得以蒸发。在间接热干化工艺中，热传导介质可以是可压缩的（如蒸汽），也可以是非压缩的（如液态的热水、热油等），同时加热介质不会受到污泥的污染，省却了后续的热介质与干污泥分离的过程。干燥过程中蒸发的水分在冷凝器中冷凝，一部分热介质回流到原系统中再利用，以节约能源。

蒸汽、热油、热气体等热传导介质加热金属表面，同时在金属表面上传输湿物料，热量从温度较高的金属表面传递到温度较低的物料颗粒上，颗粒之间也有热量传递，这是间接加热干化工艺中最基本的热传递方式。间接热干化系统是一个液—固—气三相系统，整个过程是非绝热的，热量可以从外部不断地加入干化系统中。在间接热干化系统中，固体和水分都可以被加热到100℃以上，搅拌可以使温度较低的湿颗粒与热表面均匀接触，因而间接加热干化可以获得较高的加热效率，加热均匀。

间接热干化工艺的优点为：①由于可利用大部分低压蒸汽凝结后释放出来的潜热，因此热利用效率高；②不易产生二次污染；③由于只有少量的气体导入，因此气体控制、净化及臭味控制较为容易；④在有爆炸性蒸汽存在时，可免除其着火或者爆炸的危险；⑤由干化产生的粉尘回收或者处理比较容易；⑥可以使用适当的搅拌作用，提高干化效率。

典型的间接热干化设备主要有间接加热转鼓干化设备、多级圆盘干燥器、薄膜式干燥器、流化床干燥器等。