通常污泥先进行预处理，改善脱水性能后再脱水。最通用的预处理方法是投加无机盐或高分子混凝剂。此外，还有淘洗法和热处理法。机械脱水法有过滤和离心法。

过滤是将湿污泥用滤层(多孔性材料如滤布、金属丝网)过滤，使水分(滤液)渗过滤层，脱水污泥(滤饼)则被截留在滤层上。离心法是借污泥中固、液比重差所产生的不同离心倾向达到泥水分离。

过滤法用的设备有真空过滤机、板框压滤机和带式过滤机。真空过滤机连续进泥，连续出泥,运行平稳，但附属设施较多。板框压滤机为化工常用设备，过滤推动力大，泥饼含水率较低，进泥、出泥是间歇的，生产率较低。人工操作的板框压滤机，劳动强度甚大，大多改用机械自动操作。带式过滤机是新型的过滤机，有多种设计，依据的脱水原理也有不同(重力过滤、压力过滤、毛细管吸水、造粒)，但它们都有回转带，一边运泥，一边脱水，或只有运泥作用。它们的复杂性和能耗都相近。

离心法常用卧式高速沉降离心脱水机，由内外转筒组成，转筒一端呈圆柱形，另一端呈圆锥形。转速一般在3000转/分左右或更高，内外转筒有一定的速差。离心脱水机连续生产和自动控制，卫生条件较好，占地也小，但污泥预处理的要求较高。

机械脱水法主要用于初次沉淀池污泥和消化污泥。脱水污泥的含水率和污泥性质及脱水方法有关。一般情况下，真空过滤的泥饼含水率为百分之六十至百分之八十，板框压滤为百分之四十五至百分之八十，离心脱水为百分之八十至百分之八十五。