一种污泥改性深度脱水机，包括主体框架，设置在主体框架上方的进料口，在进料口下方设置有用于使污泥在重力作用下脱水的第二滤带，所述主体框架上设置有与第二滤带相配合挤压污泥的第一滤带，布置在污泥传输方向上的一组低压脱水辊，还包括设置在低压脱水辊后方的改性超高压脱水组件，改性超高压脱水组件包括安装在主体框架上的一组高压脱水辊，与第一滤带和第二滤带一并绕在高压脱水辊上的第三滤带，驱动第三滤带运转的第三滚筒以及用于调节第三滤带张紧度的高压张力辊；该高压张力辊提供的超高压力值为40—70kg/cm²。本发明解决了以往带式污泥脱水机输出泥饼含水率过高的问题，且最大程度的降低了能耗。