污泥浓缩主要是针对间隙水，经浓缩后的污泥含水率为90%以上，呈流动状态，体积仍然很大，故而需要进行脱水。污泥脱水的目的是将污泥中的毛细管结合水分离出来。
污泥脱水的方法主要有自然干化、机械脱水及热处理法。在污泥脱水的方式中，自然干化的占用面积大，卫生条件相对较差，易受天气状况的影响。与加热脱水相比，机械挤压的能量消耗相对较低，20MPa的能量相当于70kJ/kg，汽化热为2200kJ/kg，因此，机械脱水被广泛应用于污泥脱水中。机械脱水后的污泥含水率为65%～80%，呈泥饼状。
污泥脱水可大大减少污泥填埋时污泥的堆积场地、节约运输过程中产生的费用；在对污泥进行堆肥处理时，污泥脱水能保证堆肥顺利进行（堆肥过程中一般要求污泥有较低的含水率）；如若进行污泥焚烧，污泥脱水率高可大大减少热能消耗。
但是，污泥成分复杂、相对密度较小、颗粒较细，并往往是胶态状况，决定了其不易脱水的特点，所以目前为止，污泥脱水程度的进一步提高是国内外研究的热门课题。
目前使用比较普及的污泥脱水机有三种——板框式压滤机、带式压滤脱水机与离心脱水机。
带式压滤脱水机电耗低，板框压滤机滤饼含水率低，-离心脱水机对污泥流量波动的适应性强、密封性能好、处理量大、占地小。我国新建污水处理厂大多采用离心脱水机、带式压滤脱水机和板框式压滤机，小型污水处理厂一般采用浓缩脱水一体机。
