污泥消化是利用微生物的代謝作用，使污泥中的有機物質穩定化。當污泥中的揮發性固體 VSS 含量降到 40% 以下時，即可認為已達到穩定化。污泥消化可以采用好氧處理工藝，也可以采用厭氧處理工藝。
污泥的好氧消化是在不投加有機物的條件下，對污泥進行長時間的曝氣，使污泥中的微生物處于內源呼吸階段進行自身氧化。好氧消化可以使污泥中的可生物降解部分（約占污泥總量的80%）被氧化去除，消化程度高、剩余污泥量少，處理后的污泥容易脫水。好氧消化比厭氧消化所需時間要少得多，在常溫下水力停留時間為10~12d，主要用于污泥產量少的場合。一般鼓風量為4.2~16.8m3/（㎡·h）、污泥負荷為0.04~0.05kgBOD5/（kgMLSS·d），BOD5去除率約50%。01 好氧消化上清液BOD5、SS、CODcr和氨氮等濃度較低，消化污泥量少、無臭味、容易脫水，處置方便簡單。好氧消化池構造簡單、容易管理、沒有甲烷爆炸的危險。02 不能回收利用沼氣能源，運行費用高，能耗大，消化后的污泥進行重力濃縮時。因為好氧消化不采取加熱措施，所以污泥有機物分解程度隨溫度波動大。好氧消化有普通好氧消化和高溫好氧消化兩種。普通好氧消化與活性污泥法相似，主要靠延時曝氣來減少污泥的數量。高溫好氧消化利用微生物氧化有機物時所釋放的熱量對污泥進行加熱，將污泥溫度升高到40~70℃，達到在高溫條件下對污泥進行消化的目的。與普通好氧消化相比，高溫好氧消化反應更快，停留時間更短，而且幾乎可以殺死所有病原體，不需要進一步消毒處理。高溫好氧消化可以在大多數自然氣候條件下，利用自身活動產生的熱量達到高溫條件，不需要外加熱源，只要對消化池加蓋保溫即可。污泥的厭氧消化是利用厭氧微生物經過水解、酸化、產甲烷等過程，將污泥中的大部分固體有機物水解、液化后并最終分解掉的過程。產甲烷菌最終將污泥有機物中的碳轉變成甲烷并從污泥中釋放出來，實現污泥的穩定化。污泥的厭氧消化與高濃度廢水的厭氧處理有所不同。廢水中的有機物主要以溶解狀態存在，而污泥中的有機物則主要以固體狀態存在。按操作溫度不同，污泥厭氧消化分為中溫消化(30～37℃)和高溫消化(45～55℃)兩種。由于高溫消化的能耗較高，大型污水處理廠一般不會采用，因此常見的污泥厭氧消化實際都是中溫消化。01 采用兩級消化時，一級消化池和一級消化池的停留時間之比可采用1：1、2：1或3：2，其中采用2：1的最多：一級消化池的液位高度必須能滿足污泥自流到一級消化池的需要，地下水位較高時、必須考慮池體的抗浮，對消化池進行清理時最好選擇地下水位較低的時候進行。02 污泥厭氧消化池一般使用水密性、氣密性和抗腐蝕性良好的鋼筋混凝土結構，直徑通常為6～35m，總高與直徑之比為0.8～1.0，內徑與圓柱高之比為2：1。池底坡度為8%，池頂距泥面的高度大于1.5m，頂部集氣罩直徑一般為2m、高度為1~2m、大型消化池集氣罩的直徑和高度最好分別大于4m和2m。03 污泥厭氧消化池一般設置進泥管、出泥管、上清液排出管、溢流管、循環攪拌管、沼氣出管、排空管、取樣管、人孔、測壓管、測溫管等，一般進泥管布置在池中泥位以上、其位置、數量和形式應有利于攪拌均勻、破碎浮渣，污泥管道的最小管徑為150mm，管材應耐腐蝕或作防腐處理，同時配備管道清洗設備。04 上清液排出管可在不同的高度設置3～4個、最小直徑為75mm，并有與大氣隔斷的措施；溢流管要比進泥管大一級，且直徑不小于200mm，溢流高度要能保證池內處于正壓狀態；排空管可以和出泥管共用同一管道；取樣管最小直徑為100mm，至少在池中和池邊各設一根，并伸入泥位以下0.5m；人孔要設兩個，且位置合理。01 溫度、pH值、堿度和有毒物質等是影響消化的主要因素、其影響機理和厭氧廢水處理相同。02 污泥齡與投配率。為了獲得穩定的處理效果，必須保持較長的泥齡。有機物降解程度是污泥齡的函數，而不是進泥中有機物的函數。03 污泥攪拌。通過攪拌可以使投加新鮮污泥與池內原有成熟污泥迅速充分地混合均勻，從而達到溫度、底物濃度、細菌濃度分布完全一致，加快消化過程，提高產氣量。同時可防止污泥分層或泥渣層。04 碳氮比C/N。厭氧消化池要求底物的C/N達到(10～20):1最佳，一般初沉池污泥的C/N約(9.4～10.4)：1，可以單獨進行厭氧消化處理，二沉池排出的剩余活性污泥的C/N約為(4.6～5)：1，不宜單獨進行消化，應當與初沉池混合提高碳氮比后再一起厭氧消化處理。投配率是消化池每天投加新鮮污泥體積占消化池有效容積的百分率，投配率與污泥齡互為倒數。在不計排出消化液的情況下，消化池的固體停留時間與水力停留時間相同，也就是污泥的消化時間。例如污泥投配率為5%時，生污泥在消化池中的停留時間即泥齡為20d，污泥體積投配率為0.05m3/(m3.d)。投配率高，消化速度慢，可能造成消化池內脂肪酸的積累，使pH值下降，污泥消化不完全，產氣量下降，污泥削減量減少。投配率低，污泥消化比較完全，產氣率較高，但要求消化池容積足夠大，這樣會使消化池容積利用率降低、基建費用增高。另外，為保證消化池內微生物的數量與污泥有機物的比率即污泥負荷穩定，污泥的投配率與污泥的含水率也有關系，含水率低的污泥投配率應當適當減小，含水率低時污泥的投配率可以適當加大。污泥厭氧消化系統的啟動，就是完成厭氧消化污泥即厭氧活性污泥或甲烷菌的培養過程。厭氧消化污泥的培養方法有兩種：01 逐步培養法：即向厭氧消化池內逐步投入生污泥，使生污泥自行逐漸轉化為厭氧消化污泥的方法。此法使活性污泥經歷一個由好氧到厭氧的轉變過程，加上厭氧微生物的生長速率比好氧微生物要低很多，因此逐步培養過程耗時很長，一般需要6個月到10個月左右才能完成。02 接種培養法：即向污泥厭氧消化池內投入總容積10%~30%的厭氧接種污泥的方法。接種污泥一般取自正在運行的城市污水處理廠的污泥厭氧消化池，當液態消化污泥運輸不便時，可使用經過機械脫水的干污泥。在缺乏厭氧消化污泥的地方，可以從坑塘中取腐化的有機底泥，或以人糞、豬糞、牛糞、酒糟或初沉池污泥來作為菌種。將污泥先用水溶化，再用2mm×2mm的濾網過濾除去大塊雜質，再進行靜置沉淀去掉部分上清液后，將固體濃度為3%～5%的污泥作為接種污泥投入消化池。
