污泥稳定是指去除污泥中的部分有机物质或将污泥中的不稳定有机物质转化为较稳定物质，使污泥中的有机物含量减少40%以上，不再散发异味，即使污泥以后经过较长时间的堆置，其主要成分也不再发生明显的变化。
污泥稳定方法包括厌氧消化、好氧消化和堆肥等方法。
厌氧消化是在无氧条件下，污泥中的有机物由厌氧微生物进行降解和稳定的过程。为了减少工程投资，通常将活性污泥浓缩后再进行消化，在密闭消化池内的缺氧条件下，一部分菌体逐渐转化为厌氧菌或兼性菌，降解有机污染物，污泥逐渐被消化掉，同时放出热量和甲烷气体。经过厌氧消化，可使污泥中部分有机物质转化为甲烷，同时可消灭恶臭及各种病原菌和寄生虫，使污泥达到安全稳定的程度。在污泥厌氧消化工艺中，以中温消化（33～35℃）最为常用。
污泥好氧消化是微生物通过其细胞原生质的内源或自身氧化取得能量的一种方法。在此过程中，细胞物质中可生物降解的组分被渐渐氧化为二氧化碳、水和氨，然后氨被进一步氧化为硝酸盐。影响污泥好氧消化的因素主要有：（1）特定污泥品种（类型）和特征；（2）污泥的氧化速率；（3）污泥泥龄；（4）污泥负荷率；（5）温度；（6）需氧量。大体来说，好氧消化中大多数挥发性固体的消化将发生在最初的10～15d内，不同的污泥，消化的难易程度有所不同，纸浆和造纸厂污泥最难消化（由于纤维素和木质素含量较高）。
污泥堆肥法是指在人工控制下，在一定的水分、C/N和通风条件下，通过微生物的发酵作用，将污泥中的有机物转变成腐殖质样残渣（肥料）的过程。在堆肥过程中，有机物由不稳定状态转化为稳定的腐殖化残渣，对环境尤其是土壤环境不再构成危害。根据处理过程中起主要作用的微生物对氧气要求的不同，污泥处理可分为好氧堆肥法和厌氧堆肥法两种。前者是在通气条件下借好氧微生物活动降解有机物，由于好氧堆肥温度一般在50～60℃，极限可达80～90℃，故也称高温堆肥。后者是利用厌氧及兼性厌氧微生物发酵代谢转化有机物的过程。
在欧洲和北美洲的污水处理厂，污泥厌氧消化的成功案例较多。在我国，杭州四堡污水处理厂、北京高碑店污水处理厂、天津东郊污水处理厂和上海市白龙港污水处理厂采用中温厌氧消化。
