一个完整的污泥烘干热解工艺包括储存和输送系统、干燥系统、热解系统、燃烧系统、能量回收系统和尾气净化系统。污泥的存储和输送是整个工艺流程的开始，起到对污泥的储存和将污泥输送进入污泥干燥机装置的作用。污水厂脱水污泥的含水率一般在80%左右不能直接热解，通过污泥干燥系统去除污泥中的水分，将污泥含水率降低至15%-20%。热解就是在无氧环境下将固态污泥裂解，生成气态和固态的产物。
气态产物为热解气，是一种可燃气体。从污泥烘干热解设备（热解鼓）中生成的热解气含有一定的有害物质，可以进行燃烧处理，这样可以利用能量，同时将有害物质转化为完全氧化的烟气。热解气也可以用处理烟气的方法将其中的有害物质去除，干净的热解气供应给发动机或者燃气轮机。污泥干燥系统的无氧环境减少或阻止了多环芳香烃的生成。
固态的产物是污泥烘干热解后的残渣，其结构极易湿润，所以出渣装置需设置防堵塞措施。另外，热解残渣的化学性能稳定，可耐强酸腐蚀，污泥中的重金属被固化在其中很难再次析出。
热解产生的热解气经过旋风除尘器后和污泥储存仓的废气一同进入燃烧室燃烧，这样可以防止异味外泄。燃烧室产生的烟气优先用于热解鼓的加热，热解鼓出口烟气温度为600℃，这部分烟气再进入余热锅炉进行余热利用。当污泥烘干系统自身能量不能维持自身平衡时，燃烧室需外加燃料（天然气或油）作为补充，以达到维持污泥烘干系统能量平衡的目的。
给热解加热后的烟气进入余热锅炉，产生的蒸汽用于干燥污泥。对于不同的工艺条件，可以选择不同的能量回收方案。
固废的热解在常压下进行，但实际上为了避免异味泄漏，一般在热解鼓内维持一定的负压。
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