污泥干化的目的是为去除或减少污泥中的水分。
干化过程中，污泥的形态主要分为三个阶段：第一，湿区，处于该阶段的污泥含水率较高，大于60%，具有很好的自由流动性，易于流入干化装置；第二，黏滞区，处于该阶段的污泥含水率略有降低，在40%~60%的范围内，具有一定的黏性，不易自由流动，该区域是污泥干化处理过程中需要避免的区域；第三，粒状区，此阶段的污泥含水率降至40%以下，污泥呈现颗粒状，极易与湿污泥或其它物质混合。
污泥水分的脱除过程主要分为两个阶段：污泥表面水分的汽化蒸发过程和污泥内部水分的扩散过程。
1）蒸发过程 物料表面的水分汽化，由于物料表面的水蒸气压低于介质（气体）中的水蒸气分压，水分从物料表面移入介质。
2）扩散过程 是与汽化密切相关的传质过程。当物料表面水分被蒸发掉，形成物料表面的湿度低于其内部湿度，此时，热量的推动力将水分从内部转移到表面。
上述两个过程的持续、交替进行，基本反映了干燥的机理。干燥是由表面水汽化和内部水扩散这两个相辅相成、并行不悖的过程来完成的，一般来说，水分的扩散速度随着污泥颗粒的干燥度增加而不断降低，而表面水分的汽化速度则随着污泥颗粒的干燥度的增加而增加。由于扩散速度主要由热能推动，对于热对流系统来讲，干燥器一般均采用并流工艺，多数工艺的热能供给是逐步下降的，这样就造成在后半段高干度产品干燥时速度的降低。对热传导系统来讲，当污泥的表面含湿量降低后，其换热效率急速下降，因此必须有更大的换热表面积才能完成最后一段水分的蒸发。
在热力干化过程中，污泥中部分可挥发性物质被热量分解，形成臭气。该过程形成的臭气具有污染性，需对其进行处理，达标后排放。一般工程上采用生物过滤器进行除臭或作为助燃空气直接烧掉。蒸发形成的水蒸气一般采用冷凝形式捕集，这一过程产生一定量的废水（约20~25kg/kg.evap.）。废水COD的浓度增加约200~4000mg/L，SS的浓度增加约20~400mg/L。废水需要进一步处理后达标排放。使用化石燃料的污泥干化设施会产生一定量的烟气排放，且泥质、燃料、焚烧炉型的不同，会对产生的烟气组分造成较大差异。
