污泥濃縮是污泥干燥預處理的重要環節之一。污泥濃縮的目的在于降低污泥中水分含量，減小污泥體積和消化池的容積，減少加熱污泥所需的熱量。污泥濃縮的主要方法有重力濃縮、氣浮濃縮、機械濃縮等。

重力濃縮分為間歇式和連續式兩種，濃縮后的污泥含固率低，使后續處理構筑物如消化池的容積增大，加大了投資和運行成本。近年來重力濃縮的應用已逐漸淘汰。

氣浮濃縮包括壓力溶氣氣浮、生物溶氣氣浮、真空氣浮、渦凹氣浮、化學氣浮、點解氣浮等，其中壓力溶氣氣浮濃縮具有濃縮效率高、占地面積小等優點，且由于在濃縮過程中充氧，可以避免污泥中磷的釋放，但設備維護復雜，運行成本高。生物氣浮濃縮是利用污泥的反硝化作用產生氣體使污泥上浮而進行濃縮，濃縮效率主要受硝酸鹽濃度、溫度、碳源和初始污泥濃度的影響。渦凹氣浮適用于低濃度聲音活性污泥的濃縮。

機械濃縮包括離心濃縮、帶式濃縮機濃縮和轉鼓、螺壓濃縮機濃縮，主要是利用機械作用力使污泥表面水分分離。

在進行污泥濃縮之前還經常采用污泥調理來提升污泥脫水效率。污泥調理方法有洗滌、加藥、加熱調質、凍融調理等。

污泥濃縮后，含水率依然很高，需要采用物理方法脫水進一步減小污泥的體積以便于污泥的運輸、堆積等。污泥脫水一般有自然蒸發和機械脫水兩種。自然蒸發法可使污泥的含水率降低到65%左右，操作簡單，易于管理，但此法占地面積大，衛生條件差，對于一些不易脫水的污泥效果也不好，現在一般在干燥少雨且土地資源寬裕的地區使用，或作為機械脫水系統的事故應急方案。機械脫水法主要有真空過濾法、加壓過濾法、離心分離法等，可將污泥含水率降到75%左右，且運行穩定，占地面積小，但管理較為復雜，節能效果較差。