浓缩是常用的固液分离方法，可通过两种方式完成：固体上浮至混合液上端，或沉降至混合液底部。前者一般称为气浮，后者则称为重力浓缩。污泥浓缩的目的主要是在进行污泥消化或脱水之前，尽量将多余的水分从污泥中分离。一般来说，污泥浓缩可有效减少污泥处理后续单元如消化、脱水所需的处理容量，而后续单元因容积减少所节省的成本，远高于污泥浓缩单元的设置与运行费用，因此设置污泥浓缩单元有助于降低污泥处理过程的总成本。
化学调理
污泥调理的主要目的是促进污泥的固液分离。在目前可利用的技术中，最常用的方式是是在污泥中添加混凝剂，如氯化铁、石灰或有机高分子絮凝剂，污泥焚化灰渣也可用作污泥调理剂。在混浊的液体如污泥中加入混凝剂，可促进固体物质的凝聚，使其更容易与水分离。近年来有机高分子絮凝剂在污泥调理方面的应用日渐广泛，有机高分子絮凝剂易于处理，所占体积小，使用起来操作简单，且非常有效。絮凝剂一般在脱水之前注入污泥中，并与污泥充分混合。
热处理
另一种污泥调理方法是将污泥在高温（175~230℃）及高压（1000~2000kPa）下加热，污泥固体中的结合水被释放出来，因此可改善污泥的脱水特性。热处理的优点是污泥调理后的脱水性比使用化学调理剂更佳；缺点是系统的操作与维护较为复杂，同时污泥热处理也会产生高浓度的蒸煮液，当其回流至污水处理厂时，将明显增加处理单元的负荷。
污泥稳定的主要目的是利用生化方法降解污泥中的有机固体物质，使污泥更为稳定（减少臭味及腐败），且更容易脱水，同时减少污泥质量。一般而言，如果直接进行污泥脱水和焚烧，则不需要稳定处理。污泥稳定有两种基本方式：一种是在密闭的反应器中隔绝氧气下进行，称为厌氧消化；另一种则是在污泥中通入空气，称为好氧消化。
真空脱水机
真空脱水机由覆盖有过滤材料或滤布的圆柱形滚筒构成，滚筒旋转时部分侵入污泥槽中，而槽中污泥已经过调理。当滚筒内部有一定真空度时，污泥中的水分便被吸入滚筒，并在滤布表面留下固体物质而形成滤饼。当滚筒继续旋转，刮刀将形成的滤饼刮除，滚筒继续进入下一个脱水循环。在某些类型的真空脱水机中不使用刮刀，而是使用一组小型滚轮来移除滚筒表面的滤饼。
连续式带滤脱水机
污水处理厂所使用的连续式带滤脱水机，与水处理厂所使用的连续式带滤脱水机大致相同。
连续式带滤脱水机适用于各种混合污泥的脱水，处理固体含量为5%的典型消化混合污泥，滤布固体物负荷为32.8kg/(h·m2)时，可得到固体含量为19%的脱水污泥饼。一般来说，连续式带滤脱水机对不同污泥的脱水效果，与使用真空脱水机相当。而与使用真空脱水机相比，连续式带滤脱水机不易发生污泥粘附滤布的问题，且其动力消耗较低。
污泥干燥是应用人工热源以工业化设备对污泥进行深度脱水的处理方法，尽管污泥干燥的直接结果是污泥含水率的下降(脱水)，但与机械脱水相比,其应用目的与效果均有很大的不同。污泥机械脱水(也包括污泥浓缩)，其应用的目的以减少污泥处理的体积为主(污泥浓缩和机械脱水通常均可使污泥体积减少4倍左右)，但脱水污泥饼除了含水率和相关的物理性质，如流动性与原状污泥有差异外，其化学、生物等方面性质并不因脱水而产生变化。污泥干燥则由于提高水分蒸发强度的要求，使用人工热源，其操作温度(对污泥颗粒而言)通常大于100℃，干燥对污泥的处理效应，不仅是深度脱水，还具有热处理的效应；加之，污泥干燥处理的产物，其含水率可控制在20%以下,即达到抑制污泥中的微生物活动的水平，因此污泥干燥处理可同时改变污泥的物理、化学和生物特性。
污泥干燥床
在各种形式的污泥干燥床中，干燥砂床是最古老也是最常见的一种。干燥砂床在设计上有多种变化，包括排水管线配置、砾石层及砂层厚度及砂床建材等。在自来水净水厂中使用的污泥干燥床，其结构与污水处理厂所使用的污泥干燥床类似。
