污泥干化焚烧处理主要包括污泥输送、污泥预处理、污泥焚烧和后处理三个阶段。
对于来自污水处理厂的污泥，因其含水率很高，污泥呈液态状，故一般采用无级调节的螺杆泵，将污泥送往离心机进行脱水。而对于格栅栅渣及污泥脱水后的泥饼，其状态一般为糊状，由输送机进行操作，一般有无轴螺旋输送机和皮带输送机两大类。
污泥含水率是制约污泥处理运行成本的关键因素，就焚烧处置方法来说，污泥含水率越高，热值就越低，系统耗能就越大，运行成本也就越高，所以污泥在焚烧前要加以必要的预处理，能使焚烧更有效地进行。预处理主要包括脱水、粉碎、预热等。将污泥脱水可降低其含水率，使污泥达到自燃；将污泥粉碎可使投入炉内污泥分布均匀，保障燃烧充分；污泥预热，可进一步降低其含水率，同时保证焚烧炉内的温度不至于被明显降低，进而节省污泥焚烧时的能耗。常用的污泥脱水方式有带式压滤脱水、板框压滤脱水以及离心式脱水等。污泥经机械脱水后，可将其含水量降低至80~85%左右，此时可直接送入流化床焚烧炉进行焚烧处理。
污泥焚烧是整个工艺的核心，污泥焚烧主要是在污泥焚烧炉中进行的，常用的焚烧炉有多膛式焚烧炉、流化床焚烧炉和回转窑焚烧炉。后处理主要指处理焚烧时产生的烟气和固体灰渣。通过分析现有资料，绝大多数国外污泥焚烧的烟气处理系统，已从过去的静电除尘器与干式洗涤相结合的处理法，转变成为高性能静电除尘器与湿式洗涤设备和脱销设备相组合的处理方法。少数新厂为去除二噁英、呋喃等有毒物质，还采用了袋式除尘器与其他设备相组合的方式。目前，国际上除了采用袋式除尘器外，还广泛通过改善焚烧炉的燃烧状态以解决污泥充分燃烧的问题，即保持高温、燃烧时间和强制湍流。污泥焚烧后的固体灰渣可以在符合城镇污水处理厂污泥处置农用泥质或土地改良用泥质等标准前提下，以土地填埋的方法予以处置。
