在1971年荷兰瓦格宁根（Wageningen）农业大学G.lettinga发明厌氧污泥床的三相分离器基础上，1974年荷兰CSM公司发现由活性污泥固定机制形成的微生物颗粒状的聚集体结构，即称为颗粒污泥（granular sludge）。由于颗粒污泥的出现，促进UASB、EGSB及IC厌氧反应器的开发与应用。颗粒污泥的形成使厌氧反应器内可以在很高的产生量和较高的上流速度下保留高密度的厌氧污泥，它具有极好的沉淀性能，能防止污泥流失，使污泥床可维持很高的污泥浓度。颗粒污泥是由不同类型微生物种群组成的共生体，有利于微生物生长和有利于有机物的降解。颗粒污泥的内部主要集聚着产甲烷菌，而颗粒表层集聚着水解发酵菌和产酸菌，它们也为产甲烷菌提供一个保护层和缓冲层，有利于产甲烷菌的生长和不受外界干扰。由于颗粒污泥使各种厌氧菌聚集在一起，细菌之间距离很近，提高了中间氢的转移效率，能快速有效地完成有机物转化为CH₄和CO₂等的全过程。因此，颗粒污泥具有很高的产甲烷能力和去除废水有机物的能力。

颗粒污泥的形成需要污泥床启动与运行一定时间，它必须将絮体状污泥和分散的细小污泥，从反应器“洗出”，也就是使污泥形态发生变化，变成密实的、边缘圆滑的、呈圆形或椭圆形的颗粒。粒径一般为0.5～6.0mm。厌氧反应器的启动过程主要任务是实现反应器内污泥颗粒化。颗粒污泥形成分三个阶段，第一阶段是启动初期，主要进行污泥驯化，使之适应处理废水有机物能力；第二阶段，是要使絮体状污泥向颗粒污泥转化，因此要及时提高负荷率，使微生物获得足够营养，使产气和上流速度增加，引起污泥床膨胀，大量絮状污泥被“洗出”，留下的污泥开始产生颗粒状污泥；第三阶段是颗粒污泥培养期，实现污泥全部颗粒化和使反应器达到最高的容积负荷率，在此，应尽快把COD负荷率提高至0.4～0.5kgCOD/（kgVSS·d）左右，使微生物得到足够养料，加速增殖，促进颗粒污泥加速形成，直至反应器不再有絮状污泥存在。这就是颗粒污泥形成的全过程和机理。