剩餘汙泥含有大量的有機物和病原菌，如果直接排放到自然界中，有機物將會受到微生物的作用而發臭，對環境造成嚴重危害，且病原體將直接或間接接觸人體造成危害。因此，汙泥在脫水前通常要進行穩定處理，穩定汙泥的常用方法是消化法，消化有好氧消化和厭氧消化。
1.汙泥好氧消化
⑴汙泥好氧消化實際是活性汙泥法的繼續，在消化過程中，有機汙泥經氧化可以轉化成二氧化碳、氨以及氫等氣體產物。
⑵好氧消化分類
好氧消化過程分為普通好氧消化和自熱高溫好氧消化兩類。
⑶好氧消化池
構造上一般包括好氧消化室、泥液分離室、消化汙泥排除管和曝氣系統。好氧消化法的操作較靈活，可以間歇執行操作，也可連續執行。
⑷好氧消化的優缺點
優點：汙泥中可生物降解有機物的降解程度高;清液BOD濃度低，消化汙泥量少，無臭、穩定、易脫水，處置方便;消化汙泥的肥分高，易被植物吸收;好氧消化池執行管理方便簡單，構築物基建費用低等。因此，特別適合於中小汙水處理廠的汙泥處理。
缺點：執行能耗多，執行費用高;不能回收沼氣;因好氧消化不加熱，所以汙泥有機物分解程度隨溫度波動大;消化後的.汙泥進行重力濃縮時，上清液SS濃度高等。
2.汙泥厭氧消化
厭氧消化是指汙泥在無氧的條件下，由兼性菌及專性厭氧細菌將汙泥中可生物降解的有機物分解為二氧化碳和甲烷氣，使汙泥得到穩定。
⑴原理
汙泥厭氧消化的過程極其複雜，可概括為三個階段：第一階段是在水解與發酵細菌作用下，使碳水化合物、蛋白質及脂肪水解與發酵轉化成單糖、氨基酸、脂肪酸、甘油、二氧化碳及氫等。第二階段是在產氫產酸菌的作用下，把第一階段的產物轉化成氫、二氧化碳和乙酸，參與的微生物是產氫產乙酸菌以及同型乙酸菌。第三階段是通過兩組生理上不同的產甲烷菌的作用，一組把氫和二氧化碳轉化成甲烷，另一組對乙酸脫羧產生甲烷，參與的微生物是甲烷菌，屬於絕對的厭氧菌，主要代謝產物是甲烷。
⑵厭氧消化分類
厭氧消化法有傳統消化法、高速消化法和厭氧接觸法等，傳統消化池的缺點是：分層現象明顯，使細菌和營養物得不到充分接觸，因而負荷小，產氣量低，操作困難。高速消化池克服了傳統消化法的缺點，增加了負荷和產氣量。厭氧接觸法是在連續攪拌厭氧消化池的基礎上加一個沉澱池收集汙泥，並將厭氧汙泥迴流到消化池中，增大了反應器中厭氧汙泥的濃度，處理效率和負荷顯著提高。
⑶厭氧消化影響因素
①溫度因素
甲烷菌對於溫度的適應性，可分為兩類：中溫甲烷菌(最適宜溫度為33～35℃)和高溫甲烷菌(最適宜溫度為50～ 55℃)，兩區之間的溫度，反應速度反而減退。中溫或高溫厭氧消化允許的溫度變動範圍為±1.5～2.0℃，當有±3℃的變化時，就會抑制消化過程。
②負荷
厭氧消化池的容積決定於厭氧消化的負荷率。負荷率的表達方式有兩種：容積負荷和有機物負荷。有機物負荷率是指每日進入的幹泥量與池子容積之比，可以較好地反映有機物量與微生物量之間的相對關係。
③攪拌和混合
厭氧消化是由細菌體的內酶和外酶與底物進行的接觸反應，必須使兩者充分混合，攪拌的方法一般有：機械攪拌、汙泥泵迴圈抽送和沼氣攪拌等。
④C/N比
如果C/N比太高，細胞的氮量不足，消化液的緩衝能力低，pH值容易降低，C/N比太低，氮量過多，pH值可能上升，會抑制消化過程。
⑤有毒物質
在消化過程中對消化有抑制作用的物質主要有重金屬離子、S-2、氨以及有機酸等，達到一定的濃度時，消化就會受到抑制。
⑥酸鹼度、pH值和消化液的緩衝作用
⑷消化池的構造
消化池的外形有圓柱形和蛋形等，其主體是由集氣罩、池蓋、池體、下錐體四部分組成，還包括汙泥投配、排泥及溢流系統，消化氣排出、收集與貯氣裝置，攪拌裝置以及加溫裝置等。
