顆粒污泥的內部主要集聚着產甲烷菌，而顆粒表層集聚着水解發酵菌和產酸菌，它們也爲產甲烷菌提供一個保護層和緩衝層，有利於產甲烷菌的生長和不受外界幹擾。由於顆粒污泥使各種厭氧菌聚集在一起，細菌這間距離很近，提高了中間氫的轉移效率，能快速有交接地完成有機物轉化爲CH 4和CO 2等全過程。因此，顆粒污泥具有很高的產甲烷能力和去除廢水有機物的能力。

顆粒污泥的形成需要污泥牀啓動與運行一定時間，它必須將絮體狀污泥和分散的細小污泥，從反應器“洗出”，也就是使污泥形態發生變化，變成密實的、邊緣圓滑的、呈圓形或橢圓形的顆粒。粒徑一般爲0.5-6.0mm。厭氧反應器的啓動過程主要任務是實現反應器內污泥顆粒化。顆粒污泥形成分三個階段，第一階段是啓動初期，主要進行污泥馴化，使之適應處理廢水有機物能力；第二階段，是要使絮體狀污泥向顆粒污泥轉化，因此要及時提高負荷率，使微生物獲得足夠營養，使產氣和上流速度增加，引起污泥牀膨脹，大量絮狀污泥被洗出，留下的污泥開始產生顆粒狀污泥，第三階段是顆粒污泥培養期，實現污泥全部顆粒化和使反應器達到最高的容積負荷率，在此，應儘快把COD負荷率提高0.4-0.5kgCOD/(kgVSS·d)左右，使微生物得到足夠養料，加速增殖，促進顆粒污泥加速形成，直至反應器不再有絮狀污泥存在。這就是顆粒污泥形成的全過程和機理.