物理调理泛指通过外加能量或应力以改变污泥性质的方法。传统物理调理主要包括热处理调理法、冷冻熔融调理法和污泥淘洗法。此外，对污泥超声波调理技术、微波调理技术、磁场调理技术以及电离辐射调理技术的研究也在进行中，但目前正处于实验室研究阶段，尚未发展成熟。

进行污泥热处理调理的原理是污泥中的固体颗粒由亲水性胶体粒子组成，其内部含有大量的水分，通过对污泥加热可加速粒子的热运动，提高污泥胶体粒子之间的碰撞和结合频率，增加了胶体粒子间相互凝聚概率，而且，加热破坏了污泥胶体结构，进而失稳，释放出大量内部结合水，同时实现污泥粒子的凝聚沉淀，改善污泥脱水性能，提高污泥可脱水程度。

另外，污泥中的糖类和脂类等有机物在通常情况下较容易降解，而受到细胞壁保护的蛋白质却不能参与酶水解。但是，热处理会使污泥细胞体在受热的条件下膨胀而破裂，形成细胞膜碎片，同时释放出胞内蛋白质、胶质和矿物质。热处理对于脱水性能很差的活性污泥效果尤其显著。对热处理污泥进行机械脱水后，泥饼含水率可降到30%～45%，泥饼体积减小为单纯施以浓缩和机械脱水得到泥饼的1/4。Haug等的研究表明，相对于无前处理过程的常规消化法，预先经过热处理的污泥再经消化作用，其能量能够减少25%。

在污泥的焚烧与堆肥处置中，热处理比加药处理更为适合。该法适用于初沉池污泥、消化污泥、活性污泥、腐殖污泥及它们的混合污泥。污泥热处理法的主要缺点是污泥分离液浓度很高，回流处理将大大增加污水处理构筑物的负荷，有臭气，设备易腐蚀，需要增加高温高压设备、热交换设备及气味控制设备等，费用很高，这些条件通常限制了热处理法优点的充分发挥，因此难以普及。

污泥热处理法主要分为高温法和低温法两种。其中，高温热处理是指污泥在1.8~2.0MPa的压力条件和180～200℃的高温条件下加热1～2h，使其胶体结构遭到破坏，细胞内水分释放，从而达到改善污泥脱水效果的目的。对预先经过高温热处理的污泥进行浓缩，其含水率可降低至90%以下，如果再通过机械脱水方法进一步处理，含水率可降低到45%～55%范围内。但高温能耗较高，加热处理会导致臭气问题的加剧，增加了尾气处理的技术难度。会使污泥中的有机物质溶出，进而导致分离液COD、BOD浓度升高，色度大，使后续的分离液处理过程提高了复杂程度和处理费用。

而低温热处理对温度的要求较低，一般控制在135~165℃之间，不得高于175℃。采用低温热处理方法时，有机物含量在50%～70%效果较好。较之高温热处理法，污泥采用低温热处理时，能耗较低，且分离液中BOD浓度较低，一般约低40%~50%。锅炉容量可减少30%~40%。污泥经热处理后，不仅脱水性能得以有效改善，臭味和色度明显降低，污泥中可溶性物质的含量也有所提高，有利于污泥消化过程的进行。但当温度升至175℃以上时，将会引起热处理设备的结垢，导致传热效率降低。

高温法和低温法热调质脱水工艺流程如图所示。