厭氧生物膜微生物種群包括發酵菌群、產氫產乙酸菌群、甲烷細菌等，其微生物量大、可保持穩定的污泥量、泥齡長，有良好的抗沖擊負荷能力，故處理效果好，但啟動時間長，成熟的厭氧生物膜外觀呈黑灰色。研究者通過SEM電鏡觀察到以陶粒作為填料的厭氧生物膜的掛膜情況，未掛膜的陶粒表面粗糙，表面和內部都充滿了大大小小的孔隙，掛膜成功后，陶粒表面裂縫和孔隙中已長滿了微生物，有機物和氣體的進出孔的通道清晰可見。填料可以讓微生物固著生長形成生物膜，并可以截流微生物讓其在填料的縫隙之間，從而使反應器獲得高濃度微生物量。同時，微生物以填料為依托，以生物膜的形式在介質中全部鋪展開來，使微生物與介質充分接觸，保持微生物在整個介質中均勻分布，保證系統的理想傳質的實現，并且與活性污泥相比，剩余污泥量要少，避免污泥膨脹的產生。