污泥脱水的目的是进一步减少污泥的体积，便于后续的处理、处置和利用。污泥脱水去除的主要是污泥颗粒间的毛细水和颗粒表面的吸附水。污泥脱水的主要方法有自然干化、真空过滤法、压滤法和离心法等。
污泥的自然干化是一种简便经济的脱水方法，曾经广泛采用，有污泥干化床和污泥塘两种类型，它们都是利用自然力量而将污泥脱水的，适用于气候比较干燥、用地不紧张以及环境卫生条件允许的地区。干化场的特点是简单易行，污泥含水率低，缺点是占地面积大，卫生条件差，铲运干污泥的劳动强度大。
真空过滤法主要用于初沉池污泥和消化污泥的脱水，其特点是连续运行、操作平稳、处理量大、能实现过程操作自动化。缺点是脱水前必须经过预处理，附属设备多、工序复杂、运行费用高、再生与清洗不充分，易堵塞。
真空过滤机有转筒式、绕绳式和转盘式三种类型，真空过滤机的主要设计参数是过滤机的产率，即单位面积在单位时间产生的干固体重量。
压滤法与真空过滤法的基本理论相同，只是压滤法推动力为正压，而真空过滤法为负压，常用的压滤机械有板框压滤机和带式压滤机。
离心法的推动力是离心力，推动的对象是固相，离心力的大小可控制，比重力大得多，因此脱水的效果比重力浓缩好，优点是设备占地面积小，效率高，可连续生产，自动控制，卫生条件好，缺点是对污泥预处理要求高，必须使用高分子聚合电解质作为调理剂，设备易磨损。
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