城市污水處理廠污泥脫水調質處理是有機高分子絮凝劑應用的重要方面，污泥分為生污泥（初沉污泥和剩余污泥）和消化污泥，應根據污泥的種類和性質選擇有機高分子絮凝劑。絮凝是通過有機高分子絮凝劑對懸浮液（或膠體）中細小顆粒的電中和和吸附架橋使其脫穩的過程，有機高分子絮凝劑必須具有較高的相對分子量和線性結構以及適度的電荷密度，其分子結構、離子形態、強度和分布、分子量和分布及支化程度等都會對絮凝效果產生影響，針對給定懸浮液特點合成確切結構的絮凝劑，使絮凝劑產品形成系列化是科研工作者共同的任務。

一般污泥脫水可分為自然干化脫水和機械脫水兩大類。自然干化脫水是將污泥攤置到由級配砂石鋪墊的干化場上，通過蒸發、滲透和清液溢流等方式，實現脫水。這種脫水方式適于村鎮小型污水處理廠的污泥處理維護管理工作量很大，且產生大范圍的惡臭。

機械脫水指利用機械設備進行污泥脫水，自然干化相比，該方法占地比較少，惡臭影響也較小，但運行維護費用較高。 機械脫水的種類很多，按脫水原理可分為真空過濾脫水、壓濾脫水和離心脫水三大類，國外目前正在開發螺旋壓榨脫水，但尚未大量推廣。

板框壓濾脫水機泥餅含水率最低，因而一直在采用。但這種脫水機為間斷運行，效率低，且操作麻煩，維護量很大，所以使用并不普遍，僅在要求出泥含水率很低的情況下使用。目前國內新建的大部分污水處理廠，絕大多數采用帶式壓濾脫水機，因為該種脫水機具有出泥含水率較低且穩定、能耗少、管理控制不復雜等特點。離心脫水機噪音大、能耗高、處理能力低，因此以前使用較少。

污泥在機械脫水前，一般應進行預處理，也稱為污泥的調理或調質。這主要是因為城市污水處理系統產生的污泥，尤其是活性污泥脫水性能一般都較差，直接脫水將需要大量的脫水設備，因而不經濟。所謂污泥調質，就是通過對污泥進行預處理，改善其脫水性能，提高脫水設備的生產能力，獲得綜合的技術經濟效果。污泥調質方法有物理調質和化學調質兩大類。物理調質有淘洗法、冷凍法及熱調質等方法，而化學調質則主要指向污泥中投加化學藥劑，改善其脫水性能。以上調質方法在實際中都有采用，但以化學調質為主，原因在于化學調質流程簡單，操作不復雜，且調質效果很穩定。

污泥調質常采用陽離子型聚丙烯酰胺，其作用機理包括兩個方面:一是其分子上帶電的部位能中和污泥膠體顆粒所帶的負電荷，使之脫穩；二是利用其高分子的長鏈條作用把許多細小污泥顆粒吸附并纏結在一起，結成較大的顆粒。前一作用稱為壓縮雙電層，后一作用稱為吸附架橋。

按照離子密度的高低，陽離子聚丙烯酰胺又分成弱陽離子，中陽離子和強陽離子三種，實際中都采用較多。離子密度越高，其中和負電荷使污泥膠體顆粒脫穩的作用越強，但高離子密度的PAM的分子量往往較小，吸附架橋能力較弱。因此以上三種PAM的污泥調質效果一般相差不大。污泥脫水過程中PAM的型號和投加量以及脫水后泥餅的干燥度視污泥種類的不同而不同，故須對各種不同型號的PAM產品進行試驗和選擇。

調質藥劑的選擇還與脫水機的種類有關系。一般來說，帶式壓濾脫水機可采用任何一種藥劑進行調質污泥，而離心脫水機則必須采用高分子絮凝劑，其原因是離心機內空間較小，對泥量要求很嚴格，如果采用無機藥劑，使泥量增加很多，將大大降低離心機的脫水能力。