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化粪池的工作原理主要基于沉淀和厌氧发酵。生活污水进入化粪池后，经过12至24小时的沉淀，可去除50%至60%的悬浮物。沉淀下来的污泥再经过3个月以上的厌氧发酵分解，使污泥中的有机物转化成稳定的无机物，从而实现污泥的稳定化和无害化。在此过程中，易腐败的生污泥被转化为稳定的熟污泥，污泥的结构得到改变，含水率也相应降低。之后，污泥会被定期清掏外运，进行填埋或用作肥料。
流入第三池的粪液一般已经腐熟，其中病菌和寄生虫卵已基本杀灭。第三池功能主要起储存已基本无害化的粪液作用。
三级化粪池厕所的地下部分结构由便器、进粪管、过粪管、三级化粪池、盖板五部分组成：
1. 便器：可以采用直通式，与进粪管联接；也可使用水封式便器，此时不再安装进粪管。
2. 进粪管：可使用塑料、铸铁、水泥管，要求内壁光滑、防止结粪、内径为10cm，长度为30\~50cm。
3. 过粪管：以塑料管为好，直径为10\~15cm，1\~2池间的过粪管长约70\~75cm，2\~3池间的过粪管长约50\~55cm。
4. 三级化粪池：可用砖砌或水泥现浇，以“目”字形为主要类型。容积达到贮粪2个月为宜，其有效深度应不少于1m，1至3级容积比例一般为2：1：3。
5. 盖板：可自行预制，要求既密闭又便于清渣和取粪。
