目的
對污泥進行加熱，可使部分有機物分解及親水性有機膠體物質水解，同時分解破壞污泥中的微生物，使細胞膜中的水游離出來，故可提高污泥的濃縮性能與脫水性能。熱處理對於脫水性能差的活性污泥特別有效。
污泥的熱化學處理具有處理迅速、占地面積小、無害化、減量化和資源化效果明顯等優點。污泥熱化學處理達到的目的有：
（1）穩定化和無害化，通過加熱使污泥中的有機物質發生化學反應，氧化有毒有害污染物（如PAHs、PCBs等），殺滅致病菌等微生物。
（2）減量化，通過加熱破壞細胞結構，使污泥中的內部水釋放出來而被脫除，如焚燒工藝可使所處理的污泥（實際是焚燒後的灰渣）含水率降到零，實現最大限度的減量化。
（3）資源化，通過熱化學處理後的城市污泥，一方面通過穩定化處理後可以進行相關的資源化利用，另一方面可以將污泥中的大量有機物轉化為可燃的油、氣等燃料。
優缺點
利用熱處理法對污泥進行預處理的優點是：①可以大大改善污泥的脫水性能；②不需加藥劑，不增加泥餅量；③可以完全殺滅污泥中的致病微生物與寄生蟲卵；④可適用於各種污泥，最適宜於生物污泥。
不過，熱處理法也有一些缺點：①容易發生惡臭，向處理場地周圍散發；②污泥可溶性分離液含有機物濃度高，BOD及COD偏高，需要二次處理；③能耗較高，處理時間較長，故設備費用和操作費用高；④為了回收熱量而使用套管熱交換器時，容易在管壁結垢，且有機物在管壁處結焦會造成熱交換器高溫區管壁和T形回彎頭等處腐蝕和磨損；⑤和焚燒相比，污泥發熱量低。
處理工藝
常用的熱化學處理方法有焚燒、碳化、熱加工做建材、直接液化、氣化、熱解等。
根據氧化還原環境，污泥熱化學處理工藝可分為三種，即有氧、缺氧、無氧。污泥焚燒、濕式氧化為有氧熱化學處理；氣化為缺氧熱化學處理；污泥熱化學轉化（熱解、直接液化等）為無氧熱化學處理。
根據溫度的高低，污泥熱化學處理工藝分為高溫和低溫。通常以600℃為界進行概念性的區分。污泥高溫熱化學處理工藝有焚燒和高溫熱解。低溫處理工藝包括低溫熱解（熱化學轉化）、濕式氧化（含超臨界溶劑）和直接熱化學液化。
處理設備
迴轉圓筒式乾燥器流程污泥乾燥主要使用迴轉圓筒式乾燥器。其流程如右圖所示。
脫水污泥經粉碎機粉碎後，與旋流分離器返送回來的細粉混合，進入轉圓筒乾燥器， 乾燥污泥由卸料室，通過格柵送到貯存池，排氣經旋流分離分離細粉後，經除臭燃燒器脫水排入大氣。
污泥乾燥處理，成本很高，只有在乾燥污泥作為肥料所回收的價值，能滿足乾燥處理運行費用時，或者有特殊衛生要求時，才考慮採用。
當污泥不符合衛生要求，有毒物質含量高，不能為農、副業所利用時，可考慮採用焚燒處理。焚燒前，應首先加以乾燥。焚燒所需的熱量，主要依靠污泥含有的有機物燃燒發生。如污泥本身的燃燒熱值不足以使其焚燒時，用輔助燃料補充。
常用的污泥焚燒設備有迴轉焚燒爐、立式焚燒爐與流化床焚燒爐等。
迴轉焚燒爐的構造與迴轉圓筒乾燥器基本相同，主要是爐體的長度較大，直徑與長度之比約為1：(10一16)。我國某些石油化工污水處理廠已有採用。
立式焚燒爐立式焚燒爐構造簡單，也已為我國某些石油化工污水處理廠採用。爐體構造如左圖所示。立式焚燒爐操作方便，沒有轉動部件，外殼用鋼板焊制，內砌耐火材料，可以連續生產也可間歇生產。但爐體的熱容量較低，煙道氣溫度高，餘熱沒有回收。因此，這種焚燒爐主要適用於像石油加工廠一類的既富有餘熱，又能夠利用除油池和氣浮池的油渣作為輔助燃料的工廠。
流化床焚燒爐流程圖流化床焚燒爐的恃點是利用矽砂為載熱體，在預熱空氣的噴射下，形成懸浮狀態。含水率為70%左右的泥餅，首先經過快速乾燥器，使含水率降到40%左右。乾燥器的熱源是流化床焚燒爐排出的煙道氣(800℃)，乾燥器出口煙氣溫度約150℃，焚燒爐排出的煙氣熱量可被充分利用。乾燥後的泥餅用輸送帶從焚燒爐頂部加入。落到流化床上的泥餅，被流化層灼熱的砂層(700℃)攪拌混合，全部分散氣化，產生的氣體在流化床的上部焚燒。在焚燒部位，由爐壁沿切線方向高速吹人二次空氣，使與煙氣旋流混合，焚燒溫度可達850℃。流化床的流化空氣用鼓風機鼓入，焚燒灰與燃燒氣一起飛散出去，用一次旋流分離器加以捕集。
流化床的優點是結構簡單，接觸高溫的金屬部件少，故障也少，矽砂、污泥接觸面積大，熱傳導效果好，可以連續運行。缺點是操作較複雜，運行效果不夠穩定，動力消耗較大。
