濃縮汚泥を嫌気性微生物の作用で安定化し減量化するために行われる。適切な運転でメタンガスが得られるため、資源リサイクルの観点から再評価されている。主に、下記の方法で行われる。
焼却・溶融・炭化.
脱水した汚泥を高温にし、焼却または溶融することで、減量化・安定化を図るとともに、無機化して、より安全なものにする。焼却による有害ガスの発生対策を行う必要がある。
なお、炭化といって、「炭」にする方法も開発されている。有害ガスの発生が少ないのが特徴である。
汚泥の減量化.
活性汚泥法を用いる施設においては、生物槽に破砕した汚泥を戻して減量化するシステムが出てきている。これは、汚泥の発生そのものを減らそうとする試みである。
余剰汚泥に可溶化・再基質化処理を行い、生分解性を改善したのち生物処理工程へ戻す。処理法としてオゾン、強アルカリ、酵素、超音波、電解、熱、ミル、などが開発、実用化されている。このほか、槽内生態系の食物連鎖を長くする、低負荷で内生呼吸による自己酸化を促す、といった伝統的手法に基づくものもある。
生成物の処理・再資源化.
汚泥の処理・利用.
汚泥処理によって、消化の工程により「消化汚泥」、脱水の工程により「脱水汚泥」（脱水ケーキとも呼ばれる）が生成される。その他の工程でも、処理された汚泥などが生成される。
基本的には、下水汚泥は産業廃棄物として、焼却するかしないかの違いはあるものの、埋立処分されることが多い。すなわち「ごみ」となるため、各地の下水処理場では、先述のとおり、可能な限り減量する努力がなされている。汚泥処理方式により、発生する汚泥の性状や量も異なるため、課題も様々であるのが現状である。
一方で、「ごみ」の減量化のため再利用もなされており、焼却されて肥料、セメント原料に使用されるほか、圧力を加えて成型し、煉瓦などに加工されることもある。例えば、京都府南部の一部の地域では、汚泥から生成された煉瓦を、道路工事で歩道の部分に敷き詰めることも行われている。
なお、汚泥に含まれるリンを資源として活用する試みがある。岐阜市の下水処理場ではリンの回収設備が設置され、回収されたリンを利用して肥料が生産されている。
発生するガスの利用.