污泥因其自身的氮磷含量很高，其中氮含量占20～50g/kg、磷占10～20g/kg，有机质含量占30～600g/kg；另外，污泥中含有的水溶性有机物质、蛋白质、半纤维素等易分解成分含量较高，碳氮比低，供肥能力较强，适宜作为有机肥源使用。将城镇污水厂污泥进行堆肥化处理不仅可以实现污泥的稳定化、减量化和无害化，而且还可以实现污泥的资源化利用，使得污泥中的可用组分快速进入自然循环。

污泥堆肥是指在人工参与控制下，在特定的污泥水分、污泥中C/N和通风等条件下将污泥中的有机物转变为肥料的过程，在转变过程中，微生物发挥了主要的作用。污泥通常用于同其他废弃物料混合进行堆肥。污泥堆肥后的产品挥发性物质含量降低、臭气减少，经堆肥化处理后污泥的物理性状明显改善（如含水量降低，呈疏松、分散、粒状），便于贮存、运输和使用。此外，高温堆肥还可以杀灭堆料中的病原菌、虫卵和草籽，使堆肥产品更适合作为土壤改良剂和植物营养源使用。

利用有机固体废弃物生产堆肥，已有几千年的历史，随着生产力发展和科技进步，堆肥化技术已得到不断改进。自20世纪30年代英国农学家霍华德发明了班加罗堆肥法后，世界各国对固体废弃物的堆肥技术进行了大规模的系统化研究，并取得很大的进展。早在19世纪60年代初，美国就已经开始了污泥农用技术的研究。1954年，日本建成了第一座污泥堆肥中心，截至20世纪90年代末共建成了35座。北海道的札幌市拥有日本最大的堆肥厂，其自动化、机械化程度极高，发酵仓等生产设备及生产线产品也具有较大规模。随后，欧美发达国家也相继研发出封闭仓式发酵系统，进料、通风与排料等都以机械方式运行，具有周期短、自动化程度高、日处理污泥量大和堆肥质量稳定等特点，还可以对臭气进行有效控制。

我国20世纪60年代初首次在北京高碑店污水处理厂进行污泥自然通风的堆肥试验，并获得成功，由此确立了污泥好氧堆肥工艺的主导地位。此后在北京、天津、太原、唐山等地陆续进行多项堆肥工业化试验。万若（北京）环境工程技术有限公司根据我国污泥堆肥的具体应用条件经过研发、优化而形成了ENS污泥堆肥工艺，该工艺主要包括污泥微观混合预调理、静态条堆、柔和通风、氧温在线监测及通风抽风的智能化控制，青岛即墨污泥堆肥示范项目及北京庞各庄污泥堆肥工艺升级改造项目均采用了此工艺。唐山城市排水有限公司于2011年建成的污泥处置厂采用高温好氧发酵工艺，日处理污泥400t，是目前我国好氧堆肥工艺一次性投入规模最大、自动化水平最高、除臭措施最为完善的污泥无害化处置厂，生产的堆肥产品可用于土壤改良、绿化、农作物施肥等。

堆肥工艺存在多种分类方法，按照堆肥过程的机械化程度不同，可以分为露天堆肥和快速堆肥；按照物料状态的不同，堆肥系统可以分为静态和动态两种；根据微生物生长环境的不同，堆肥工艺可以分为好氧堆肥和厌氧堆肥；根据堆肥化系统复杂程度的不同，可以分为条垛式、强制通风静态垛式和反应器系统。