污泥含有多種有機物，因此需要多種微生物來分解。有關(guān)資料將厭氧消化中的微生物分為兩類：產(chǎn)酸菌和甲烷菌。所以，我們也能把厭氧消化分為兩步。步，由兼性和組成的產(chǎn)酸菌通過水解作用溶解有機固體。接著溶解質(zhì)由發(fā)酵作用轉(zhuǎn)化為酒精和低分子量分子。第二步，有嚴格組成的甲烷菌將乙酸、酒精、水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲烷。因為兩種菌群只能在無氧的環(huán)境下存活，所以厭氧消化的反應(yīng)器必須是密閉的。設(shè)計容器的時候同時也要考慮另外的一些因素，例如：溫度、pH值和混合物攪拌。

污泥的營養(yǎng)成分有利于植物成長，而其顆粒特性可用于土地改良。這些應(yīng)用局限有飼料作物和非人類消費，而運用于支持可食用植物的可能性正在研究中。污泥土地應(yīng)用的主要限制因素為植物富集金屬毒性和水體富營養(yǎng)污染。污泥的應(yīng)用可通過在流態(tài)時由噴淋器噴淋、溝渠導流或直接注入土壤。去水污泥可以由傳統(tǒng)農(nóng)用機械鋪設(shè)在土地之上在和培養(yǎng)土壤。

污泥處理是污水處理的重要組成部分，從沉淀池排出的污泥其含水率很高，通常在95%以上，因此需要對污泥進行干化處理。污泥干化主要有壓濾機壓濾和污泥干化池干化兩種方法。其中壓濾的方法投資大，運行費用高。而污泥干化池干化的方法投資小運行費用低，因而在有足夠空間的地方多采用污泥干化池干化。

污泥穩(wěn)定的主要目的是利用生化方法降解污泥中的有機固體物質(zhì)，使污泥更為穩(wěn)定（減少臭味及腐敗），且更容易脫水，同時減少污泥質(zhì)量。一般而言，如果直接進行污泥脫水和焚燒，則不需要穩(wěn)定處理。污泥穩(wěn)定有兩種基本方式：一種是在密閉的反應(yīng)器中隔絕氧氣下進行，稱為厭氧消化；另一種則是在污泥中通入空氣，稱為好氧消化。